分析齿轮的五种失效形式

    一、齿的折断轮齿的折断

    一般发生在齿根部分，因为齿根的弯曲应力最大，而且是应力集中之源。轮齿的折断由三种情况：过载折断、疲劳折断、局部折断。为了防止轮齿发生折断，一方面可以采取工艺措施，例如在齿根部的圆角不易过小、提高齿面加工精度，以降低应力集中、 从而消除产生疲劳裂纹之源。另一方面在设计齿轮传动时，应通过限制轮齿根部的弯曲应力，使其小于材料的许用应力的强度准则，对轮齿进行强度计算或核验。

    二、齿面点蚀

    齿面点蚀（也称接触疲劳）是润滑良好的闭式齿轮传动中软齿面（表面硬度 HB<350）常见的损坏形式。点蚀一般发生在靠近齿面节线的齿根表面上。实践证明，新齿轮在运转一段时期以后，有时会发现点蚀的痕迹。但如果继续运转下去，点蚀不再继续发展，甚至反而消失。这种点蚀一般称为初始点蚀 （也称为收敛性点蚀或停留性点蚀） .初始点蚀通常发生在软齿面上，发生这种点蚀的原因是由于工作初期，齿面偏离渐开线曲面较大，在若干个微凸起处产生较大的接触应力而引起的。当齿面经过一段时间跑合后，微凸起处逐渐变平，从而扩大了接触区。又由于磨损、碾压等原因使其表面接触趋于良好，高峰接触应力随之降低，因而促使点蚀停止发展。对于中、低速齿轮传动，此种齿轮仍可继续工作。硬齿面（HB>350）上一般不发生初始点蚀。这是因为，当齿面出现小凹坑以后，由于材料的脆性，凹坑的边缘不会被碾平，而要继续碎裂下去，一直到齿面完全损坏为止。这种点蚀一般称为扩展性点蚀。当发生严重的扩展性点蚀后，齿轮除发生强烈的震动和噪音外，并可能出现齿的折断。当齿轮的热处理工艺不符合要求时，硬齿面齿轮沿硬化层和心部的交界层处，齿面有时会成片剥落，被称为片蚀。在开式齿轮传动中，齿面的点蚀还来不及出现或扩展就被磨去。因此，在开式齿轮传动中，一般不会发生点蚀损坏现象。一般来说，提高齿面的硬度和光洁度，尽可能采用大变位系数，借以改善轮齿齿面的抗点蚀性能，以及采用粘度大的润滑油等措施，都有助于防止齿面发生疲劳点蚀。在设计齿轮传动时，应通过限制齿面的接触应力，使其小于材料的许用应力的强度准则，对齿面进行接触疲劳强度的计算或校核。

    三、齿面磨损

    导致齿面磨损的原因有：在开式齿轮传动中，由于齿轮外露，因而金属微粒、污物、灰尘等易于进入齿的工作表面间， 而引起磨粒磨损。 在闭式传动中，轮齿间的啮合，在齿面间除滚动外还有相对滑动， 从而发生摩擦， 使齿面磨损。如齿轮润滑良好，齿面光洁度比较高，则有助于减缓齿面的磨损。齿面发生严重磨损后，将是正常的渐开线曲面齿廓变形，齿侧间隙增大，齿厚减薄，并将引起冲击和震动，使用寿命下降。通常，当齿轮齿面磨损而使齿面精度下降一级，此齿轮即告失效。

四、齿面的胶合

    齿面的胶合损坏多出现在高压（重载）、润滑不良；或高压、低速不能形成油膜的状况下，是相互滑动的金属表面发生直接接触， 局部金属粘合在一起，较软的齿面就会被较硬的齿面一块块的撕下，形成很粗糙的表面。齿面发生胶合后，将加速齿面的磨损，使齿轮传动趋于失效。此外，在高压、大滑动速度下，易使金属表面局部温度急剧升高，而润滑油的粘度因此显著下降，齿面间的油膜破裂，也会发生齿面胶合。齿面胶合损坏也可分为初始胶合及扩展性胶合两种：（1）初始胶合：当齿面跑合或者建立了充分的润滑条件后，齿面胶合就不再发展，原来已经出现的轻微的胶合线还可能被磨掉。 （2）扩展性胶合：它的特点是齿面布满胶合线， 甚至会连成一片， 齿面会严重变态。在此情况下，齿面精度下降，震动及噪音增大，齿面温度急剧上升，传动的摩擦功耗显著增大。防止齿面胶合的方法是：控制齿轮传动的温升，在低速时采用高粘度润滑油，在中、高速或低速重载时，采用具有抗胶合添加剂的润滑油。

    五、齿面的塑性变形

    综上分析，齿轮传动的几种失效形式可以得出，轮齿的每一种损坏形式的出现并不是孤立的。通过以上对齿轮轮齿的失效形式的分析，我们加深了齿轮传动知识的的学习，掌握了有关齿轮失效的几种形式及其解决办法。这时我们再通过下面学习、掌握齿轮完好标准的要求、进行检测齿轮传动啮合接触斑点及间隙问题时，就会准确明了、掌握实习操作的主动权。通过教导学生深入学习齿轮传动知识、明确标准要求，以及实际操作方法和要求。再经过教师的规范性指导，并随之指正不足之处，同时要求学生在实习工作中时刻注意安全事项。只有这样再通过学生的不懈努力，积极进行技能训练， 才能在齿轮减速箱课题考核中，以及技能鉴定中取得优异的成绩。