齿轮齿面裂纹产生原因的分析及应对措施

故障维修减速机齿轮断裂原因分析范明孝（本钢招标有限公司，辽宁 本溪 117000）摘 要：近年来，经济快速发展，科学技术不断进步，针对减速机齿轮发生断裂现象，采用化学成分分析、断口分析、金相检验和力学性能测试对其原因进行了分析。

结果表明，裂纹起源于键槽棱边应力集中处，向内疲劳扩展至断裂；棱边形状尖锐，弯曲应力集中较为严重，齿轮轴旋转时出现一定的弯矩载荷，棱边即能萌生裂纹源，引发疲劳断裂。

分析结果为避免同类轴再次发生断裂提供了参考。

关键词：减速机；齿轮断裂；原因引言在机械设备运转的过程中，齿轮往往起着不可替代的重要作用，齿轮一旦失效会造成重大设备事故与人员伤害。

齿轮失效最常见的一种形式是轮齿折断，齿轮的齿部发生断裂是整个机械工程领域中最为严重的一种，主要包括随机折断、过载折断和疲劳折断，为了避免发生轮齿折断就要求轮齿有一定的强度，而齿轮强度与热处理工艺、制造工艺和微观组织等密切相关，齿轮常用的热处理工艺是渗碳淬火，热处理工艺不当会造成硬化层深度不合格和表面硬度不符合要求等，从而导致齿轮断裂失效。

某钢厂在使用减速机的过程中某一齿轮突然发生失效，且轮齿多处发生断裂。

为了排除使用不当所造成的断裂，找到齿轮失效的真正原因，有必要进行检验分析，从而提高设备运转效率。

1.减速机齿轮理化检验结合上述工况概述，对该设备出现减速机齿轮轴损坏后的轴部理化性质进行检验，相关内容表述如下。

①宏观检验，宏观上来看，减速机齿轮轴没有受到明显的外部损伤影响，其中主轴上不存在外伤且形状完好，轴上的齿轮出现明显的裂痕。

对细节进行观察后发现，断裂的齿轮轮面有较大的拓展放射区域，其中出现裂痕的区域与拓展的方向基本一致，在端口处进行分析，发现明显的直接拓展断裂的痕迹。

在未发生断裂的齿轮上可以看到挤压类型的损伤，其挤压破碎的形貌比较一致，可以表明该齿轮在工作过程中持续受到较大的外力影响与作用，最终导致出现了损坏。

②微观检验，为了微观分析，首先对齿轮上组织进行取样，随后将其进行简单的样品制作后置于电子显微镜下观察金相结构情况。

变速箱齿轮的热处理常见缺陷及其防止措施变速箱齿轮是汽车传动系统中的重要组成部分，其质量和性能直接影响到汽车的驾驶稳定性和可靠性。

热处理是提高变速箱齿轮性能的关键步骤之一，然而在热处理过程中常会出现一些缺陷，影响齿轮的质量。

本文将介绍变速箱齿轮热处理常见缺陷以及相应的防止措施。

一、热处理常见缺陷1. 软化现象：在热处理过程中，如果温度过高或保温时间过长，会导致齿轮表面过度软化，从而使齿轮硬度降低。

软化现象会导致齿轮的强度和耐磨性下降，影响其使用寿命。

2. 淬火裂纹：淬火过程中，如果齿轮表面温度不均匀或冷却速度过快，会产生裂纹。

这些裂纹会降低齿轮的强度和韧性，甚至引发断裂。

3. 淬火变形：淬火过程中，由于齿轮的不均匀加热或冷却不均匀，容易导致齿轮发生变形。

变形会影响齿轮的精度和配合性能，导致传动噪声和振动增加。

4. 残余应力：热处理后，齿轮内部会产生残余应力。

过大的残余应力会引起齿轮变形和裂纹，影响齿轮的使用寿命。

二、防止措施1. 控制热处理参数：合理控制热处理温度和保温时间，避免齿轮表面软化现象的发生。

同时，要保证齿轮表面温度均匀，避免淬火裂纹的产生。

2. 优化冷却方式：选择适当的淬火介质和冷却方式，确保齿轮冷却均匀，避免淬火变形的发生。

可以采用喷水冷却或油浸冷却等方式，以提高冷却效果。

3. 适当回火处理：在淬火后进行适当的回火处理，可以降低齿轮的硬度，减少残余应力的产生。

回火温度和时间的选择要根据齿轮的具体材料和要求进行调整。

4. 采用预应力技术：通过在热处理过程中施加预应力，可以减小齿轮的残余应力，提高其承载能力和抗疲劳性能。

5. 严格控制热处理工艺：热处理工艺参数的控制非常重要，要严格按照工艺规范进行操作，避免因操作不当而引起的缺陷。

6. 定期检测和评估：对热处理后的齿轮进行定期的质量检测和性能评估，及时发现并处理问题，确保齿轮的质量和性能稳定。

总结：变速箱齿轮的热处理是确保其质量和性能的关键环节，然而在热处理过程中常会出现软化现象、淬火裂纹、淬火变形和残余应力等缺陷。

开式齿轮传动的主要失效形式有齿面磨损齿轮传动作为目前最常用的传动方式之一，具有结构简单、传动效率高、传动精度高等优点，在工业生产和机械设计中得到了广泛的应用。

然而，齿轮传动也存在一些主要的失效形式，其中齿面磨损是其中的一种。

本文将针对开式齿轮传动的主要失效形式—齿面磨损进行探讨，并对齿面磨损的原因、影响以及预防措施进行分析和总结。

一、齿面磨损的原因1.1齿轮材料选择不当齿轮传动中使用的材料是造成齿面磨损的主要原因之一。

材料的硬度、强度、韧性和耐磨性等性能直接影响着齿面磨损的程度。

如果选择的材料硬度不足、韧性差或者耐磨性不够，就容易导致齿轮表面的磨损加剧。

1.2加工质量不良齿轮在加工、热处理等工艺过程中，如果存在工艺上的缺陷或者质量控制不到位，就容易导致齿轮表面出现裂纹、氧化层、高应力集中等缺陷，从而影响齿轮的使用寿命。

1.3润滑油质量差齿轮传动的润滑是保证其正常运转和延长使用寿命的重要条件，如果润滑油质量不佳、粘度不匹配或者污染严重，就会导致摩擦增加和磨损加剧。

1.4工作环境恶劣齿轮传动常常处于高温、高负荷、高速运转等恶劣工作环境下，这种极端条件容易导致齿轮表面磨损加剧，从而影响其使用效果。

1.5运转过程中的冲击载荷齿轮传动在运转过程中，由于载荷冲击、过载、频繁启停等原因引起的冲击负荷也是齿面磨损的主要原因之一。

长期的冲击负荷会导致齿面微裂纹的扩展和齿面磨损的加剧。

二、齿面磨损的影响2.1降低传动效率齿面磨损会导致齿面粗糙度增加、齿轮啮合几何形状的变化，造成齿轮传动效率的降低。

2.2噪音增加齿轮传动在运转过程中，由于齿面磨损导致啮合偏差增加，轴向载荷和径向载荷增加，从而引起齿轮的振动和噪音的增加。

2.3导致齿轮脱落齿面磨损严重的齿轮在工作时，由于载荷的作用会出现表面材料的破裂和脱落，从而导致齿轮失效。

2.4缩短使用寿命齿面磨损会导致齿轮的几何形状发生变化，降低了齿轮的强度和耐磨性，导致其使用寿命缩短。

风力发电机齿轮箱轮齿断裂原因分析摘要：风能变化是风力发电机的主要部件之一，刀具是旋转齿轮箱最常用的部件，其工作状态直接影响到整个材料的工作状态，齿轮的主要失效形式是齿面磨损，齿面接触疲劳、齿面塑性变形及齿面弯曲断裂，因此，研究风机齿面断裂的原因，提高风机的整体性能具有重要意义，提高风力发电机使用寿命，降低风力发电机维护成本。

关键词：风力发电机；齿轮箱轮齿；断裂原因1. 风力发电机齿轮箱轮齿断裂的原因1）随机断裂通常是由于轮齿缺陷、点蚀、剥落或其他应力集中源在该处形成过高局部应力集中引起的。

2）夹杂物、细微磨削裂纹等轮齿缺陷在交变应力作用下，裂纹不断扩展导致轮齿随机断裂。

3）不当热处理造成的过高残余应力也能引起轮齿的局部断裂。

4）载荷过大，或轮齿修形不到位，引起啮入冲击载荷过大，都会造成随机断裂。

5）轮齿偏载造成的齿面损伤会引起轮齿腰部或轮齿根部的随机断裂。

6）较大的异物进入啮合处也会使局部轮齿断裂。

2. 风力发电机齿轮箱轮齿断裂原因分析过程和结果2.1材料力学性能测试结果在斜齿段的1/2轴半径位置，沿纵向制取3根棒状拉伸试样（?10mm）和3个V型冲击试样（10mm×10mm×55mm），在轮齿心部取2根棒状拉伸试样（?5mm）。

研究得知，中间轴材料的规定塑性延伸强度略低于技术要求下限，其他指标满足技术要求，材料室温冲击吸收功满足技术要求；轮齿心部材料的拉伸性能满足技术要求。

2.2宏观形貌分析图1为断齿中间轴宏观形貌照片。

可见，轴上共有3条轮齿发生断裂，分别编号为1、2、3。

图1齿轮轴宏观形貌其中断口1和断口2形貌类似，整个断齿上都观察不到明显的塑性变形，面积较大的断面上可见清晰的贝纹状疲劳弧线，断口断裂方向与齿面夹角约为70°，结合轮齿受力情况，判断该断口为交变弯曲应力作用下的疲劳断口。

断口1、断口2主起裂源均位于距离右侧端面90mm的位置，两个断口的起裂源均位于齿腰位置，疲劳裂纹在交变弯曲载荷作用下向两侧和对面扩展，疲劳断口的瞬断区面积很小，表明轮齿所受循环应力不大。

减速箱大齿轮裂纹产生原因分析以及控制摘要：湘钢轧机减速箱大齿轮，在使用过程中总是出现裂纹。

本文对这一现象产生的原因进行了分析，并切合实际提出了改进的方法。

关键词：裂纹面接触疲劳强度弯曲疲劳强度偏载1 绪论近年来，湘钢高线粗轧机组三大减速机的齿轮经常发生裂齿、断齿的设备事故。

该公司特委托我们为他生产同类齿轮，原材料采用40cr钢，但是在投入使用后还是经常发生断裂。

裂纹从齿面开始，延伸到端面，长度达5厘米。

从理论上讲，齿轮的更换周期在5年以上。

而我们生产的该齿轮产品二年左右就需更换，甚至更短，为什么呢？2 对大齿轮面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行校核2.1 粗轧减速机传动原理图2.2 减速机各输出轴上工作扭矩的确定计算时可从两个方面入手：一是从电机的额定功率入手，然后再将工作转矩折算到其输出轴上去；二是可从图1中5#-7#轴的实测轧制力入手推算出工作转矩，然后再折算到输出轴上。

电机额定功率折算到接减速机2的输出轴的工作转矩：计算参数：电机功率：2000kw电机转速：517转/分主减速机输入轴至输出轴速比：i12=3.73总效率：η=0.995×2×0.98=0.97两对滚动轴承效率：0.995×2一对齿轮啮合效率：0.98查《机械设计手册》表1-4：t=9550（p/n）iη=9550××3.73×0.97=136393.9nm从上述方法折算主减速机接减速机2的分配输出轴的工作转矩的结果来看，说明目前粗轧机组所用的功率还没有达到电机的额定功率，事实也如此，目前电机功率大约为1800kw。

在校核时，还是按电机额定功率折算的结果来计算。

2.3 接触疲劳强度校核①析圆上的圆周力ft=2000·t/d2=173784n（t的结果见前）。

②工作状况系数ka=1.75（查《机械设计手册》表8-119确定）。

③动载系数kv按v·z2/100=8.4，εβ=6.29，7级精度，查图8-33得kv=1.38。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在生产和制造过程中经常会出现失效问题。

这些问题可能由多种原因引起，如精度不足、损伤和磨损等。

为了确保机械系统的正常运行和延长齿轮寿命，必须及时识别和处理齿轮失效问题。

本文将从问题原因、分类、预防和修复策略等方面进行分析和探讨。

一、机械传动齿轮失效原因1. 精度不足传动装置的精度不足是齿轮失效的主要原因之一。

精度不足包括损失、发生误差、掉齿、压力角等方面的因素。

当齿轮的几何形状和尺寸不符合设计要求时，传动效率会降低，相应地也会导致齿面磨损和失效。

2. 损伤齿轮机械系统在使用过程中，往往受到振动、冲击以及过载的作用。

这些因素对齿轮系统造成损伤是不可避免的。

当机械系统中齿轮遭受损伤时，就可能会造成齿面基本性能的改变和齿面断裂。

3. 磨损机械系统中各个装配部件之间会发生摩擦，在齿距角和压力角的作用下，齿轮表面会发生磨损。

当齿面磨损超过设计限值时，齿面表面会变得凹凸不平，齿根和齿顶之间的距离会减小，导致齿轮失效。

根据失效特点和构造形式，齿轮失效可以分为以下几种类型：1. 压力面掉齿当齿轮传动过程中，应力超过了材料的承载极限时，会导致齿轮齿面发生严重损伤，从而使齿轮齿面掉齿。

一旦出现压力面掉齿，就会导致齿轮系统失效。

2. 齿面疲劳过载和撞击也会导致齿轮疲劳失效。

疲劳是指金属材料在作用周期后，发生微动摩擦，导致表面裂纹和疲劳裂纹，最终导致齿面开裂和脱落。

3. 齿轮脱落如果齿轮装配不当、材料不合格，或齿轮之间的间隙超过了设计限制，则会导致齿轮脱落。

齿轮脱落通常是由于设计和制造过程中的错误或疏忽所导致的。

4. 渐进性损坏随着齿轮使用次数增加，齿面表面磨损会逐渐增加，从而导致齿形变形和齿距角偏差。

这些渐进性损坏因素会导致齿轮的承载能力降低，最终导致齿轮失效。

1. 加强质量监管齿轮失效是由钢材、热处理、齿轮加工等多种因素引起的。

因此，在生产和制造过程中，需要坚持全过程质量控制，从材料、工艺、设备、检测等方面严格控制每个环节。

齿轮齿根裂纹的特征1.引言1.1 概述齿轮齿根裂纹是指在工作齿轮的齿根位置出现的裂纹现象。

这种裂纹的形成常常由于齿轮在长期的工作过程中所受到的多种因素综合作用所引起，对齿轮的正常运转和寿命会产生严重影响。

在机械传动中，齿轮是一种常用的装置，用于传递动力和运动。

然而，在实际使用过程中，齿轮可能会受到很高的载荷、振动、冲击等影响，导致齿根处的应力集中，进而形成裂纹。

齿轮齿根裂纹的特征主要体现在以下几个方面：首先，裂纹的形态多种多样，可以是沿着齿根延伸的线状裂纹，也可以是呈现为点状或网状的细小裂纹。

其次，齿轮齿根裂纹往往呈现为逐渐扩展的趋势，可能开始时只是一个微小的裂纹，但随着时间的推移会逐渐扩大并深入齿根。

此外，裂纹的扩展速度与载荷大小、材料性质等因素密切相关。

齿轮齿根裂纹对齿轮的运行安全和寿命产生了重要影响。

一方面，裂纹扩展会导致齿根的材料损伤，进而影响正常的齿轮传动效果；另一方面，裂纹的存在会导致齿轮在工作过程中产生更大的应力集中，使得裂纹进一步扩展的速度加快，从而缩短了齿轮的使用寿命。

为了应对齿轮齿根裂纹的出现，我们需要采取一系列的预防和修复措施。

首先，齿轮的设计和制造过程中应考虑合理的载荷和工况，避免过大的应力集中；其次，在使用过程中需要进行定期的检测和维护，如通过振动分析、温度检测等手段来监测齿轮的工作状态；此外，对于已经出现裂纹的齿轮，可以采取相应的修复方法，如焊接、喷涂等修复技术。

综上所述，齿轮齿根裂纹是一种在齿轮工作过程中常见的问题，对其特征和形成原因有一定的了解对预防和修复具有重要意义。

通过合理的设计、有效的监测与维护，我们可以降低齿轮齿根裂纹的发生概率，提高齿轮的使用寿命和运行安全性。

1.2 文章结构文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分首先对齿轮齿根裂纹的特征进行了初步的概述，简要介绍了该问题的背景和重要性。

接着，对整篇文章的结构进行了说明，即引言、正文和结论各部分的内容安排。

齿轮裂纹产生的原因齿轮裂纹是指齿轮表面或内部出现的裂纹现象。

它是齿轮在运行过程中由于各种原因造成的一种常见故障现象。

齿轮裂纹产生的原因主要有以下几个方面：1. 材料问题：齿轮的材料质量是影响其使用寿命和抗裂性能的重要因素。

如果齿轮材料的强度、韧性、硬度等性能不达标，就容易在使用过程中产生裂纹。

另外，材料的组织缺陷、夹杂物等也会导致齿轮的脆性增加，从而加剧裂纹的产生。

2. 加工工艺问题：齿轮的加工工艺对其裂纹产生也有一定影响。

加工时如果存在切削温度过高、切削速度过快、切削刃磨损严重等问题，都会导致齿轮表面或内部产生应力集中，从而加剧裂纹的产生。

此外，如果加工过程中存在严重的振动、冲击等问题，也有可能引起齿轮的裂纹。

3. 轴向负载问题：齿轮在工作时承受着来自传动系统的轴向负载。

如果负载过大或不均匀，就会导致齿轮产生应力集中，从而引起裂纹的产生。

此外，如果齿轮的设计不合理，如齿轮齿数过少、齿面宽度不足等，也容易造成齿轮在工作过程中产生裂纹。

4. 使用环境问题：齿轮是在各种复杂的使用环境下工作的，如高温、高湿、腐蚀等。

这些环境因素都会对齿轮的性能产生一定的影响，进而影响齿轮的抗裂性能。

例如，高温环境下齿轮的热膨胀系数增大，容易产生应力集中，从而加剧裂纹的产生。

5. 维护保养问题：齿轮在使用过程中需要进行定期的维护保养，以确保其正常工作。

如果维护保养不到位，例如润滑不良、清洁不彻底等，都会导致齿轮的摩擦增大，从而加剧裂纹的产生。

针对以上几个原因，我们可以采取以下措施来预防和减少齿轮裂纹的产生：1. 选择合适的材料：在设计和制造齿轮时，应选择具有良好的强度、韧性和硬度的材料，并加强对材料的质量控制，以确保齿轮的耐裂性能。

2. 优化加工工艺：在齿轮的加工过程中，应合理选择切削工艺参数，控制好切削温度和切削速度，避免振动和冲击等问题，以减少裂纹的产生。

3. 合理设计齿轮：在齿轮的设计过程中，应充分考虑齿轮的承载能力和受力情况，合理选择齿轮的齿数、齿面宽度等参数，以提高齿轮的抗裂性能。

浅谈齿轮齿面裂纹产生的原因及应对措施毛美琴摘㊀要：齿轮齿面裂纹身为齿轮加工期间常见的质量问题，会对齿轮产品质量产生较大影响㊂为了防止齿轮裂缝问题出现，降低其对实际生产方面产生的影响，文章就齿轮齿面裂纹产生原因进行分析，并提出了相应解决措施，希望能对齿轮质量生产带来一定帮助㊂关键词：齿轮；裂纹；原因；检验一㊁前言齿轮传动作为机械传动中的关键方式，优点为：传动速度与功率相对较大，寿命较长，可靠性较高，结构较为紧凑㊂缺点为：制造成本高㊁检测与制造期间离不开专业仪器㊂磨削加工可以提升零件表面粗糙性㊁零件精度㊁加工效果㊂但齿轮磨削期间，常常受到不同因素的影响，在其表面出现裂纹㊂具体而言，主要可以将裂纹分为三种：长条裂纹㊁点状裂纹㊁网状裂纹㊂这里，条状裂纹最为常见，深度一般为０．１ ０．２ｍｍ㊂二㊁裂纹产生的原因引起齿轮裂纹的原因较多，常见的主要分为下面几点：（１）原材料㊂原材料内化学成分会影响热处理质量与材料机械性能，且牌号不同和钢筋热处理工艺也各不相同，若合金元素与实际规定不符，则会使得材料热处理期间出现一定硬度值偏差与开裂等情况㊂此外，原材料内碳含量较高，再加上氧㊁硫㊁磷等杂质含量超过实际标准，锻造期间会有很多气孔与白点出现，这些都可能导致齿轮开裂㊂（２）热处理㊂材料热处理包含预热与终热处理两种，其中预热处理下的基体组织会影响终热效果㊂热处理期间导致齿面开裂的主要因素包括碳化物级别㊁碳势分布及表面碳浓度等㊂若热处理期间表层碳浓度较高，或者出现一定网状形态，势必会引起齿面开裂的情况出现㊂（３）磨削加工㊂齿轮磨削加工期间常常产生较多热量，若这种热量不能第一时间散发，势必会在其表层产生很大的拉应力㊂其中，磨削裂纹不容易被看到，且需要特定工具才能查看到，一般情况下，裂纹形状为龟状，且深度控制在０．１５ｍｍ，站在热处理视角分析，这种裂纹主要是在下面几种环境中出现㊂１）热应力作用：磨齿期间，引起同齿面间有较大摩擦速度，故而会有较大热量在瞬间产生，且在冷却液影响下，磨削部位很快会冷却，加上收缩受阻，如此齿面上面会出现很多拉应力，这是引起磨削裂纹产生的主要原因㊂２）组织应力作用：渗碳淬火及回火期间，渗碳层高温组织为凝聚多项成分的化合物㊂磨削期间，因产生热使得残余奥氏体高温组织转变，随之发生体积效应，然后导致裂纹变向应力出现，这些都是引发磨削裂纹的主要原因㊂３）淬火回火滞后，因回火时间较短，齿轮仍有较大残余应力，此时进入到磨齿环节中，很容易受到残余及磨削应力的影响，导致齿面磨削裂纹出现㊂４）齿削期间，因冷却液没有充分冷却，进刀量很大，没有合理选择砂轮等都可能导致磨削裂纹出现㊂三㊁裂纹防止措施（一）热处理防控１．减少碳势及残余奥氏体等级㊂为了进一步改善显微组织情况，确保齿轮表层强度与应力，应结合齿轮材料方面要求，对渗碳参数进行合理控制，确保碳化物与残留奥氏体等级小于３级，碳势低于０．９㊂２．降低螺旋锥齿轮脆性㊂减少淬火温度，同时增加预热及应力退火强度，确保预备热处理工作有序开展，同时降低残余奥氏体用量，不断降低齿轮表层脆性与芯端裂纹，防止有宏观裂纹形成㊂大小螺纹及卡槽等位置也应做好防渗处理㊂３．做好回火及二次回火工作㊂在马氏体脆性降低过程中，应提升齿轮表层塑性，减少实际残余应力㊂并对齿轮进行２ｈ以上高温加热，具体而言，回火时间可控制在６５０ħ，二次回火时间可以控制在２２０ħ㊂４．设计工装夹具，合理划定齿轮热处理位置与方式㊂结合齿轮热处理期间变形问题，可以设计专门热处理加装工具，同时对齿轮热处理摆放方式与位置进行合理规划，确保齿轮热处理及冷却期间受力均匀，齿轮热变形小且均匀㊂（二）磨削防控齿轮磨削期间将产生很多热量，这一热量将导致磨削位置出现较大热变形与应力，进而使得齿轮表面出现烧伤及裂纹情况，因此有必要采取措施降低这一热量产生，或者不断提升热量散失效率，如此方能有效解决磨削裂纹问题㊂１．加强公法线余量控制㊂为了降低磨削期间出现的大量磨削热与力，磨削期间，主要分为精磨与粗磨两种工序；借助齿轮磨削余量快速识别技术，可以对粗磨公法线余量进行合理控制，解决人为预留下来的磨削余量问题㊂２．选择最佳磨削参数㊂磨削期间，合理减少磨削量，提高砂轮转速，合理选用磨削参数，能对磨削热与力大小进行合理控制，避免齿轮齿面上出现裂纹㊂磨削深度会对磨削过程产生影响，在砂轮切削深度不断增加的当下，磨粒切削深度不断增加，因而使得残余应力不断增加，粗磨期间应将磨削深度控制在０．０５ ０．１０ｍｍ，精磨期间应将深度控制在０．０２ ０．０３ｍｍ㊂磨削进给量发生变化，材料去除率也会发生相应改变，这也会对磨削残余应力大小产生影响，但因影响程度相对较小，所以，通常情况下主要选大小为７ １１ｍ／ｍｉｎ㊂与此同时，在某一范围下，当砂轮速度不断增加，齿轮表层残余应力也会逐渐增加，具体加工期间速度多为２５ ３５ｍ／ｓ㊂３．合理选用砂轮㊂磨削砂轮特性主要有磨料㊁硬度㊁粒度㊁组织㊁结合剂等，其中，磨料作为其中基础的磨削加工材料，选择原则和被加工齿轮材料性能密切相关㊂在拉高强度齿轮期间，常选用韧性程度大的磨料，例如刚玉类㊂相反，在低强度齿轮加工期间，可以使用脆性程度较大的磨料，例如碳化硅等㊂为了降低磨料受损，磨料选择期间，应全面考虑齿轮表层和磨料间是否会发生化学反应㊂磨削砂轮粒度的选用，能进一步提升磨削效率与齿轮粗糙性㊂受到齿轮自身特点的影响，加工期间常选用细粒度齿轮，但这一阶段中产生的磨削热较大；若加工余量较大，则应使用粗磨削砂轮㊂磨削硬度选择是否合理，也会对磨削效果产生较大的影响㊂砂轮硬度选择可以确保砂轮磨削期间有较好的自锐性，防止出现大面积磨损与较高磨削温度㊂随着齿轮加工硬度的不断加大，此时可以选用小硬度砂轮㊂相反，应使用大硬度砂轮㊂砂轮结合剂性能会对磨削力及砂轮回转强度产生较大㊀㊀㊀（下转第１４７页）由模拟结果可知，侧墙在开设轨排井的位置横向变形显著增大，最大值为１２５ｍｍ，最大值出现在顶板开孔处㊂侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为５０９０ｋＮ㊃ｍ，最大值出现在底板支座处㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约７３．５倍，弯矩值增大了约４．６倍㊂结构板上开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂３．靠结构板中部设轨排井位移及受力分析结构侧墙的横向变形和竖向弯矩如图５和图６所示㊂图５㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图图６㊀靠结构板中部设轨排井时侧墙横向位移图由模拟结果可知，侧墙在结构板中部开设轨排井时，轨排井位置的横向变形相对增大，最大值为６．６５ｍｍ，侧墙在荷载准永久组合下的弯矩最大值为１７８８ｋＮ㊃ｍ㊂和未开设轨排井相比，位移增大了约４倍，弯矩值增大了约１．６倍㊂在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，根据计算分析，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂４．结论文章对结构开孔的处理措施进行了总结，并结合某两层地下车站，采用理论分析结合数值模拟的方法讨论了结构板开设大孔洞的受力特点，得出以下结论：（一）一般在地铁结构设计中，当洞口尺寸大于１０００ｍｍ时，洞边应设置暗梁或明梁进行处理㊂（二）结构板上未开设轨排井时，结构板刚度无削弱，对侧墙起到很好的支座作用，侧墙受力为典型的单向板模式㊂（三）在结构板中部开设轨排井后，结构板的刚度有削弱，轨排井孔洞边缘到侧墙范围这部分的结构板，类似于孔洞环框作用，仍能对侧墙起到良好的支座约束作用㊂但通常在地铁设计中，轨排井极少有条件在结构板中部开设㊂（四）结构板上靠侧墙位置开设轨排井后，结构板的刚度大幅削弱，对侧墙的支座约束作用减弱，侧墙的竖向计算跨度增大，现出类似悬臂结构的受力特点㊂（五）在地铁设计中轨排井通常靠侧墙开设，需采取加强措施进行处理，一种是采用排桩＋锚杆的支护形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力，另一种是采用主体结构扶壁柱形式来抵抗水土侧压力以及施工超载侧压力㊂参考文献：［１］占文峰，王怿超．建筑结构楼板开洞部位分析及加强措施［Ｊ］．江西科学，２００９，２７（２）：２３３－２３５．作者简介：徐小涛，徐州市城市轨道交通有限责任公司㊂（上接第１４５页）的影响㊂砂轮结合剂选择期间应同磨削速度㊁方法㊁齿轮质量等方面要求相结合㊂不同结合剂特点不同，选择标准应和磨削要求相近㊂砂轮组织会对磨削性能产生较大的影响㊂若砂轮组织出现疏松情况，且磨削效率很高，此时砂轮就会损耗的较快，寿命相对较短；若砂轮组织较为紧密，不能容纳切屑，则容易导致磨削热较高㊂４．提升磨削液冷却成效㊂机械零件加工及生产期间磨削液的使用，可以达到一定清洗㊁润滑等功效，与此同时，磨削液在生产期间的合理应用，还能降低局部温度，使其达到１００ １５０ħ，同时降低１０％ ３０％切削力，延缓砂轮寿命至少４倍㊂磨削液在齿轮加工质量方面产生的影响，主要包含下面两方面：化学液与供给方式㊂对于磨削液而言，其主要可以分成油基磨削液与水基磨削液㊂其中，水基磨削也具有较好的冷却效果，但常常在磨削区域内出现热胀冷缩等问题，因而常使其内应力不断增加；油基磨削液附着性较强，可以隔绝空气，避免在磨削区域出现氧化即水解等反应㊂因此齿轮磨削期间，一定要结合磨削条件与齿轮材料合理配置磨削液，通常情况下，常常将轻矿物油作为其中的首选㊂磨削液在齿轮中的应用，实际效果受到磨削液自身情况与供给方法等双面影响㊂因齿轮具有凹凸两面，磨削期间，很难将磨削液送入凹面中，因而常常出现齿面烧伤与磨削裂纹情况，因此在这一区域除了使用浇筑法以外，还会使用压力冷却㊁喷雾冷却等方法㊂此外，还应缩减磨削深度，增加磨削液流量，如此方能将更多磨削热量带走㊂四㊁结语综上所述，齿轮生产加工期间，质量问题备受关注，为了确保齿轮生产质量，有必要合理防控齿轮裂纹问题，文章通过分析齿轮裂纹产生的原因，提出了相关的防控措施，具体而言，可以从热处理与磨削加工两方面入手，及时采取防控措施，减少齿轮表层出现的裂纹问题，从而不断提升齿轮生产总质量㊂参考文献：［１］张荣，韦尧兵，剡昌锋，高刚刚，赵晓峰，苟卫东．螺旋锥齿轮磨削裂纹产生原因及预防措施综述［Ｊ］．机床与液压，２０１９，４７（５）：１５６－１６２．［２］薄文丽．齿轮磨削裂纹产生原因的排查和改进［Ｊ］．金属加工，２０１４（１７）：４６－４７＋４９．［３］宋丽玲．主动齿轮裂纹性质及原因分析［Ｊ］．价值工程，２０１３，３２（５）：１９－２０．［４］明兴祖，李飞，张然，等．螺旋锥齿轮磨削表层金相组织的试验研究［Ｊ］．中国机械工程，２０１４，２５（２）：１７４－１７９．作者简介：毛美琴，南京兴农齿轮制造有限公司㊂。

减速机齿轮损坏的原因及解决措施1断齿1、原因分析齿轮折断分疲劳折断和过载折断。

齿轮传动在工作中，轮齿多次受交变载荷作用，在齿根的危险剖面上作用着弯曲疲劳应力，在齿根处产生疲劳裂纹，在交变的弯曲疲劳应力作用下，疲劳裂纹逐渐扩展，最终导致轮齿弯曲疲劳折断；齿轮传动在工作中，齿轮受到短时过载，或冲击载荷，或轮齿严重磨损而减薄，都会发生过载折断.2、解决方法增大齿根过渡圆角半径，尽可能减小被加工表面粗糙度数值，则可以降低应力集中的影响，增大轴及支承的刚度，缓和齿面局部受载程度；使轮齿心部具有足够的韧性；在齿根处进行适当的强化处理，都可以提高轮齿的抗折断能力。

2齿轮点蚀与剥落1、原因分析齿轮表面发生点蚀和剥落的原因主要是齿轮的接触疲劳强度不足所致。

这种点蚀和剥落与磨损的不同之处在于，金属不是以微粒形式被磨损掉，而是以成块的形式发生剥落，造成齿面凹坑，严重地破坏了齿型的正确性。

其破坏过程是：首先在齿面产生微小裂纹，润滑油进入疲劳裂纹，再经过多次反复的啮合作用，使裂纹不断扩展和延伸，润滑油随着裂纹的扩展与延伸不断向裂纹深部充满，直到有一小块金属剥落而离开齿面。

这种现象破坏了齿轮的正常啮合性能。

齿面发生点蚀的主要原因有：——材质、硬度和缺陷。

齿轮的材质不符合要求；影响齿轮接触疲劳强度的主要因素是热处理后的硬度较低，无法保证齿轮应有的接触疲劳强度。

此外，齿表面或内部有缺陷，也是接触疲劳强度不够的原因之一。

——齿轮精度较差。

齿轮加工和装配精度不符合要求，如啮合精度、运动精度较差等。

还有圆弧齿轮的壳体中心距误差太大。

——润滑油不符合要求。

使用的润滑油的牌号不对，油品的粘度较低，润滑性能较差。

——油位过高。

油位过高，油温升较高，降低了润滑油的粘度，破坏了润滑性能，减少了油膜的工作厚度。

2、解决措施提高齿面硬度，减小齿面粗糙度数值，尽可能采用大变位系数，增加润滑油的粘度和减少动载荷，这样可以有助于防止齿面发生疲劳点蚀。

3齿轮磨损1、原因分析缺油润滑油中混有磨损下的金属屑，也将引起齿面磨损；齿轮材料不符合要求，造成非正常磨损；齿轮有砂眼、气孔和疏松、球墨化不够等缺陷存在；热处理硬度不够或没有进行热处理；齿轮啮合精度、运动精度达不到要求；圆弧齿轮对中心距的误差敏感性很大，特别是中心距的正向误差，不仅降低了轮齿的弯曲强度，而且还增加了滑动磨损。

硬齿面齿轮、齿轴磨削烧伤裂纹产生的原因及解决方法作者：于永江来源：《中国新技术新产品》2016年第06期摘要：硬齿面减速机传动因其传动的扭矩大、精度高、运转平稳、噪声低、硬度高（一般HRC56～63）＼使用寿命长等优点而被广泛的应用在矿山、港口、化工机械、钢厂轧机和水泥机械行业上，尽管硬齿面减速机较软齿面减速机有许多优点，但也有缺陷，那就是存在易产生磨削烧伤和裂纹，烧伤和裂纹导致齿轮过早的磨损及失效，必须重视并想办法予以解决。

关键词：烧伤裂纹产生的原因；磨削烧伤和裂纹的危害；解决磨削烧伤和裂纹的方法中图分类号：TH132 文献标识码：A一、烧伤裂纹产生的原因1 残余奥氏体的影响残余奥氏体由于砂轮磨削时产生的热和压力较高（一般磨削区温度在正常条件下为400℃～500℃，但在不正常的磨削条件下可达近1000℃或更高）促使残余奥氏体继续产生马氏体使组织应力不平衡，从而产生磨削裂纹，残余奥氏体量应控制在30%以下。

2 渗碳层浓度渗碳层浓度过高时，在渗碳层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化合物，由于这种物质硬度极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向易发生表面烧伤，碳浓度应控制在0.75%～ 0.95%，碳浓度过高易产生磨削烧伤和裂纹。

3 碳化物分布和形态碳化物分布应均匀，碳化物形态应为球状、粒状或细点状分布为好，不允许有网状或角状碳化物，否则易在磨削中产生裂纹。

4 脱碳工件在热处理过程中，因环境保护不当，齿轮表面含碳量降低，这样在齿面上就产生一层薄的脱碳层，这层软的脱碳层会引起砂轮过载和过热，易产生烧伤。

5 回火在保证零件硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一些，这样可以提高渗碳淬硬表面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低，改善表面应力的分布状况，这样可以降低出现磨齿裂纹的机率，提高磨齿效率和产品质量。

6 热处理变形应尽量减少热处理变形，这样可减少磨齿余量，若热处理变形过大，并且操作者不是在齿圈径向跳动最大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不均匀不正常的，从而易导致烧伤和裂纹的产生。

齿轮断裂分析报告1. 背景介绍齿轮是一种常见的传动元件，用于实现机械系统的动力传递。

然而，在使用过程中，齿轮断裂的问题经常发生，给机械系统的可靠性和安全性带来了严重影响。

因此，对齿轮断裂的分析和原因的确定具有重要意义。

本报告旨在对某一齿轮断裂事件进行分析，找出断裂的原因，并给出相应的解决方案，以提高齿轮的可靠性和寿命。

2. 断裂现象描述某齿轮在正常工作条件下突然发生断裂，其断裂面呈典型的疲劳断裂形态。

齿轮断裂后，断口面呈现出光洁的疲劳裂纹。

经过初步观察，断裂的位置位于齿轮齿面附近，断裂面呈现出明显的齿形状。

3. 分析方法为了确定齿轮断裂的原因，我们采用以下分析方法：•疲劳断裂分析•材料性能测试•断裂面观察•齿轮设计与制造参数分析4. 分析结果4.1 疲劳断裂分析通过对齿轮断裂的疲劳裂纹进行观察和分析，我们可以确定齿轮断裂是由于长期疲劳加载引起的。

疲劳裂纹的形成是由于齿轮在工作过程中受到交变载荷作用，导致应力集中，进一步引发裂纹的产生和扩展。

4.2 材料性能测试对齿轮材料进行性能测试，包括硬度、韧性和强度等方面的指标。

通过测试结果的分析，发现齿轮材料的硬度指标较低，韧性指标较高，而强度指标处于合理范围内。

这说明齿轮材料的选材相对合理，但存在着材料强度不足的问题。

4.3 断裂面观察通过对齿轮断裂面的观察，发现断口面呈现典型的齿形状。

这说明齿轮断裂是由于齿轮齿面的弯曲应力和接触疲劳造成的。

进一步观察发现，断裂面上存在着一些磨损和腐蚀痕迹，这表明齿轮在工作中可能遭受了外界腐蚀和磨损的影响，使得齿面损伤加剧。

4.4 齿轮设计与制造参数分析通过对齿轮的设计与制造参数进行分析，发现齿轮的齿形参数设计较为合理，但存在着切向齿厚较小的问题，这会导致齿轮在工作中承受更大的应力集中。

此外，制造过程中可能存在着一些缺陷，如焊接接合不良、热处理工艺不合理等，这些因素都可能影响齿轮的强度和可靠性。

5. 解决方案基于以上的分析结果，我们提出以下解决方案以提高齿轮的可靠性和寿命：1.优化材料选用，选择具有更高强度和疲劳寿命的材料制造齿轮。

齿轮轴断齿原因分析概况描述：生产上的齿轮轴在使用两个星期后，突然发生断齿，给生产造成了很大的损失。

为了弄清楚产生断裂的原因，1、化学成份分析从成份上看，大有材料为38 Cr Mo Al，小的材料为20 Cr MnMo 2、宏观形貌大：断口处晶粒粗大稍发亮，为脆性断裂。

小：断口处晶粒细小，瓷性灰色断口，为韧性断裂。

（如图示）3、金相组织分析（1）大的金相组织100X 40X200X齿轮表面的渗氮层厚：0.30mm，渗层组织不均匀，渗层硬度801HV1，表面有数条垂直于表面的微裂纹，裂纹周围组织无脱碳，裂纹长度稍长于渗层。

200X断裂处的显微组织形貌200X中心组织：回火索氏体加屈氏体加条状及半网状铁素体。

(2)小的金相组织-- 200X40X齿轮渗碳层厚1.5 mm，有效硬化层厚0.8 mm，表面有数条细小的裂纹沿晶向里延伸，渗层硬度637HV1。

200X表面渗碳和过渡区组织，表面为高碳马氏体和细小的颗粒状碳化物，往里为马氏体组织。

500X中心组织：低碳板条马氏体组织。

4、原因分析（1）大的材料为氮化钢，小的材料为渗碳钢，符合材料的牌号。

（2）从金相组织上分析大的心部组织为回火索氏体加屈氏体加条状、半网状的铁素体，为非正常的调质组织，这是因为淬火时，由于加热温度太低或保温时间太短，使铁素体未能完全溶解，经过淬火、回火后，仍存在于基体中。

调质后出现这种组织，属于不良的显微组织。

齿轮表面有数条微小的细裂纹，这些裂纹的产生是氮化时，由于氮在铁素体中的扩散速度较大，氮化后铁素体中的氮浓度较高，易形成须状氮化物从而从使氮化层脆性较大。

因此渗层组织不均匀（？），致使在使用过程中齿根部受到拉应力的作用而导致脆性断裂。

小的渗碳淬火后心部组织为粗大（？）的板条马氏体组织，综合性能比较好，（为热处理过程中温度失控？），渗碳后表面的碳含量很高，在淬火过程中由于应力过大（是有可能）产生裂纹或微裂纹。

出现在粗针马氏体针叶上，与马氏体的惯析面成一定的角度，且相互平行。

一、齿面点蚀
1、产生原因及现象：脉动偱环的接触应力→齿面产生微小裂纹，在齿轮的挤压下润滑油压上升→裂纹扩展，小块金属剥落→小坑（麻点）
2、发生部位：靠近节线的齿根面处
3、发生场合：闭式传动
4、预防措施：提高齿面硬度、降低表面粗糙度值、合理选择润滑油的粘度及采用正角度变位齿轮传动
二、齿面磨损
1、产生原因及现象：铁屑、灰层进入，啮合齿面间的相对滑动摩擦而产生磨损，齿形变瘦
2、发生场合：开式传动
3、预防措施：采用闭式传动，提高齿面硬度，减小接触应力，降低表面粗糙度值，保持润滑油的清洁
三、齿面胶合
1、产生原因：高速重载时散热不好，低速重载时，压力过大，使油膜破坏，金属熔焊在一起而发生胶合。

2、发生部位：靠近节线的齿顶面
3、发生场合：高速、低速重载齿轮
4、预防措施：适宜的润滑油、提高硬度、减小表面粗糙度值、采用抗胶合能力强的齿轮材料
四、齿面塑性变形（飞边）
1、产生原因：较软齿面的齿轮在频繁起动和严重过载，由于齿面很大压力和摩擦力的作用使齿面金属局部塑性变形
2、发生部位：主动轮形成凹沟，从动轮齿面形成凸棱
3、预防措施：提高齿面硬度、选用较高粘度的润滑油，避免频繁起动和严重过载
五、轮齿折断
1、原因：变载（疲劳、过载）
2、发生后果：不能正常传动，甚至造成重大事故
3、发生场合：开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中
4、预防措施：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理工艺，减小齿根处的应力集中。