齿轮的失效分析

一般来说，齿轮传动的失效主要发生在轮齿上。

轮齿部分的失效形式分为两大类：轮齿折断，齿面失效。

1. 轮齿折断折断失效通常有轮齿的弯曲疲劳折断、过载折断和随机折断。

•疲劳折断：工作时轮齿反复受载，使得齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展以至轮齿折断的失效。

疲劳裂纹多起源于齿根受拉的一侧。

•过载折断：齿轮受到突然过载，或经严重磨损后齿厚减薄时，轮齿会发生过载折断。

•随机折断：通常是指由于轮齿缺陷、点蚀或其它应力集中源在轮齿某部位形成过高应力集中而引起轮齿折断。

断裂部位随缺陷或过高有害残余应力的位置而定，与齿根圆角半径无关。

•轮齿折断的形式有整体折断和局部折断。

整体折断多发生于直齿轮，局部折断多发生于斜齿和人字齿轮，齿宽较大的直齿轮和由于安装、制造因素使得局部受载过大的直齿轮，也可能发生局部折断。

疲劳折断的断口较光滑，过载折断的断口则较粗糙。

•增大齿根过渡圆角半径，减小齿面粗糙度，对齿根进行喷丸或碾压强化处理消除该处的加工刀痕，选用韧性较好的材料，采用合理的变位等，均有助于提高轮齿的抗折断能力。

•通常，轮齿疲劳折断是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式。

2. 齿面失效齿面失效常见的失效形式有：点蚀、胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。

(1) 点蚀齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。

若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀（图9.3-13）。

节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。

润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。

•点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。

收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。

收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略简介：机械传动齿轮是机械传动中最常用的部件之一。

它能够将动力从一个部件传递到另一个部件，提供准确、可靠的转速和扭矩转换。

然而，随着运行时间的增长，齿轮会发生磨损、断裂等问题，甚至会导致传动系统失效。

本文将分析机械传动齿轮失效的原因，并提出相应的应对策略。

一、齿轮失效原因（一）磨损在机械传动中，齿轮是直接接触的部件。

长时间使用后，会产生磨损现象，使齿轮失去表面光滑度，从而导致传递扭矩的能力下降，甚至失效。

另外，润滑不良、工作环境恶劣等因素也会加速齿轮磨损的过程。

例如，在没有黄油的情况下，齿轮磨损将更加严重。

（二）齿轮断裂齿轮断裂是指齿轮在运行过程中出现裂纹或破裂，导致传动系统失效。

齿轮断裂的原因可能是材料质量问题、设计问题、制造过程问题等。

如果齿轮的强度和韧性不足，它们容易断裂。

此外，过度负载和振动也会导致齿轮断裂。

（三）腐蚀腐蚀是由介质（如氧气、水、氯化物等）侵蚀导致的齿轮失效。

齿轮被腐蚀后，表面会产生锈斑、氧化层等，从而降低其防锈性能和强度。

对于工作环境中包含腐蚀性介质的传动系统，应采取特殊材料或涂层来保护齿轮。

（四）安装问题齿轮的安装过程非常重要。

如果安装不当，可能导致齿轮错位、偏心、轴与孔的相位差、轴的弯曲或变形等问题。

这些问题会导致齿轮失效或降低传动效率。

因此，正确的安装与对齐是避免齿轮失效的关键因素之一。

二、齿轮失效的应对策略（一）制定维护计划对于机械传动中的齿轮，备份计划是必不可少的。

应定期检查齿轮状态，如磨损、断裂等，及时进行润滑、更换和维修。

制订完善的维护计划能够减少齿轮失效，延长设备使用寿命。

（二）选用合适的材料齿轮的材料和强度与意外磨损和断裂息息相关。

开发并使用高品质和高强度的合金材料，可提高齿轮的寿命以及防止齿轮失效。

（三）加强润滑润滑在防止齿轮失效中发挥重要作用。

正确使用黄油，以保持齿轮表面光滑和防止磨损。

此外，污染和过热的润滑剂也是齿轮失效的根本原因之一。

工程机械变速箱齿轮断齿失效分析目录一、内容简述 (2)1. 内容概要 (2)2. 研究背景与意义 (3)3. 国内外研究现状 (4)二、失效齿轮基本状况及影响因素分析 (6)1. 失效齿轮概况 (7)2. 影响齿轮断齿的因素 (8)三、变速箱齿轮断齿失效形式与特点 (9)1. 断齿失效形式 (10)2. 断齿失效特点 (11)四、变速箱齿轮断齿失效原因分析及机理研究 (12)1. 齿轮材料与设计因素 (13)2. 制造工艺与质量控制 (15)3. 齿轮受力与疲劳损伤机理 (16)4. 环境因素与运行管理 (17)五、预防与减少变速箱齿轮断齿失效的措施与建议 (18)1. 优化设计与选材 (20)2. 加强制造工艺与质量控制 (21)3. 加强运行管理与维护 (22)4. 改善运行环境 (23)六、案例分析 (24)1. 案例一 (25)2. 案例二 (26)3. 案例分析总结 (28)七、研究展望与总结 (29)1. 研究展望 (30)2. 研究总结 (31)一、内容简述本文档旨在对工程机械变速箱齿轮断齿失效现象进行深入分析，以期为工程机械设计、制造、维修和使用提供有益的参考。

通过对齿轮断齿失效原因的探讨，我们可以更好地了解齿轮在工程机械中的重要作用，以及如何通过改进设计、选用合适的材料和实施有效的维护措施来提高齿轮的使用寿命和性能。

本文档首先介绍了齿轮断齿失效的基本概念和分类，然后详细阐述了齿轮断齿失效的主要原因，包括齿轮材料、制造工艺、润滑条件等方面的因素。

我们将对这些原因进行具体分析，并提出相应的解决措施。

本文档还对齿轮断齿失效的检测方法和评价标准进行了介绍，以便工程师在实际工作中能够准确地判断齿轮的失效情况，并采取有效的预防和修复措施。

1. 内容概要本报告旨在对工程机械变速箱齿轮的断齿失效进行深入分析，以提高齿轮系统的可靠性与寿命。

将介绍齿轮断齿失效的基本概念、特点及可能的原因。

将对齿轮材料、制造工艺、设计参数、载荷状况等可能影响齿轮断齿的因素进行详细探讨。

经验交流现代农村科技2019年第9期齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式，它具有传动平稳、传动比准确、承载能力强、工作效率高、结构紧凑等优点。

但齿轮在传动过程中也会出现传动失效的问题，且失效形式是多种多样的。

齿轮齿圈、轮辐、轮毂部分的结构尺寸通常是经验设计的，其强度和刚度较为富裕，因此在传动中极少失效。

齿轮传动的主要失效部位为轮齿，根据轮齿失效部位的不同分为齿体失效和齿面失效。

1轮齿折断轮齿折断的类型有两种：疲劳折断和过载折断。

疲劳折断是由于轮齿受重复弯曲应力作用，当弯曲应力超过材料疲惫极限时，在轮齿齿根受拉一侧就会产生疲劳裂纹，在齿根应力集中处，裂纹加速扩展，直至轮齿折断。

过载折断是由于轮齿受短时意外严重过载或冲击时，齿轮材料较脆时，轮齿突然折断。

轮齿折断常发生在闭式硬齿面及开式齿轮传动中轮齿受拉应力一侧的齿根部位。

对于齿宽较小的直齿轮常发生全齿折断，对于齿宽较大的直齿轮、斜齿轮常发生部分齿折断。

防止轮齿折断，提高抗断齿能力的措施：当分度圆直径为定值时，减小齿轮齿数并增大齿轮模数，以便增大齿根齿厚，进而提高齿根弯曲疲劳强度；采用正变位的方法加工齿轮，以提高齿根抗弯强度；提高齿面硬度，进而提高齿面接触疲劳强度；增大齿根处圆角半径，以减小应力集中；提高加工精度，降低表面粗糙度，减少加工损伤，避免应力集中；提高轮齿精度和齿轮支撑刚度，进而改善轮齿载荷分布；对齿轮齿根进行强化处理；对齿轮齿芯进行热处理，提高其韧性。

2齿面点蚀齿面点蚀是由于齿面受到脉动循环接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳极限时，就会产生细微裂纹，这时润滑油进入裂缝，形成高压封闭油腔，润滑油的楔挤作用使裂纹扩展，直至齿面材料点状剥落。

齿面点蚀常发生在闭式软齿面齿轮靠近节线的齿根面上。

之所以靠近节线是由于齿轮传动重合度小于2，节线处一般只有一对齿啮合，接触应力较大；同时由于节线处做纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。

分析齿轮常见失效及其维修【摘要】齿轮是机械设备中不可缺少的原件，在机械设备运行的过程中，齿轮常常会出现失效的现象。

笔者通过本文对齿轮失效的原因进行了分析，并根据不同的原因提出了该如何对齿轮进行维修，降低齿轮失效发生的概率，增加企业效益。

【关键词】机械设备；齿轮；失效；维修0.引言齿轮是在机械设备中一种变速传动部件，机械设备不可缺少的部件。

齿轮在运转过程中会出现失效现象，造成设备不能正常运行。

在现代的机械设备中，齿轮的作用越来越大，据不完全统计，齿轮失效占各种机械故障的60%以上。

因此，为了保证机械设备的正常运行，我们要对齿轮的失效原因进行分析，找到正确的维修办法，保证机器的正常运行。

1.齿轮失效的原因1.1齿轮折断轮齿折断的方式有三种，他们分别是过载折断、疲劳折断和随机折断，一般情况下直齿轮轮齿的折断是全齿轮折断，而斜齿轮和锥齿轮轮齿的折断则是局部折断。

1.1.1由于过载而折断一般在齿轮折断的时候，会在他的折断面出现放射状或类似人字的放射区，一般放射区的方向与断裂的方向大致平行，放射中心即贝壳纹疲的断口。

齿轮的过载折断主要是齿轮在短时间内承受的压力超过其本身所承受的的最大压力，超过一定的强度，造成齿轮的折断。

发生过载折断的原因还有很多，比如说齿轮精度过低、齿面过于粗糙、材质有缺陷等。

1.1.2由于疲劳而折断疲劳折断有自己独特的特点，其断口区可分为断裂源区、疲劳扩展区和瞬时折断区，轮齿疲劳的折断主要是由于一个齿轮承受多次重复的压力，尤其是受到弯曲的压力的时候，使得齿轮根部发生变形，超过了其承受的压力，造成齿轮的疲劳折断。

随着压力的不断增加，在齿轮断裂出的裂纹也会随之增大，在一定的程度下，会造成瞬时的折断。

1.1.3随机性折断齿轮轮齿的随机折断与齿轮的疲劳折断有一定的相似性，但是随机折断的断裂处的断口出与疲劳折断有着不同，它的截面存在过高残余应力的位置，轮齿的随机折断的原因一般不是受力作用产生的，而是由于轮齿材料的缺陷，点蚀以及剥落或其他应力在截面处产生的巨大压力，一次造成齿轮的随机折断。

齿轮失效分析及修复齿轮失效分析、措施及修复了解齿轮失效形式，分析齿轮损坏的原因，提出防止齿轮过早失效的措施和齿轮失效后的堆焊修复的工艺方案，对提高齿轮使用年限有现实意义。

一、磨损失效磨损定义为齿轮接触表面材料的损耗，磨损程度可分为正常磨损和破坏性磨损；磨损机理可分为磨粒磨损、刮伤和腐蚀磨损。

理论上齿轮表面有一层连续的相当厚的润滑油膜，两个齿轮金属表面不发生直接接触；但在实际使用中，润滑油膜是不完整的、不连续的，尤其在重载荷和润滑不充分的情况下，齿轮表面的润滑膜仅仅是局部保存。

在显微镜下观察，齿轮表面有许许多多微小的凸出点，齿轮啮合时首先是这些微凸点接触，微凸点承受载荷时很容易把润滑油膜破坏掉，接着较硬的微凸点刻入较软材料中产生粘合，随着齿轮运转，这些粘合点被撕破而碾成磨料，导致了齿轮磨粒磨损。

除了齿轮副上述所产生的磨料，还有来自铸造齿轮箱的砂粒、氧化皮及润滑油里杂志、机加切屑，这些都可能成为磨料。

正常磨损，齿轮表面的微凸点渐渐被磨平，齿轮表面而成光滑貌，它不导致齿轮副失效。

正常磨损一般产生在载荷不大、润滑充分的场合。

破损性磨损常常发生在超载的情况下，齿面发生严峻磨损后，导致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，末了齿轮传动宣告失效。

在磨粒磨损中，如果存在坚硬的磨料质点，就会在较软的齿面上沿着刮出划痕，发生刮伤磨损，刮伤磨损也进一步加重磨粒磨损的程度。

由于油质问题或使用环境潮湿原因，使得光滑油中含有水或酸，具有侵蚀性的光滑油容易使齿轮表面生锈，导致齿面磨损速度更快，这种情况下便是侵蚀磨损。

从上述可见，提高齿面粗糙度等级、清算外来杂质、对光滑油进行过滤是控制磨粒磨损的有用途径，在设计上进行强度核算确保齿轮不超载，这个是使齿轮不产生破损性磨损的条件。

二、接触疲劳失效接触疲劳也称齿面点蚀，齿轮传动时，节线处一带相互接触并构成紧缩状态，使得节线一带产生了压应力、拉应力和剪应力，齿面每一次接触这些应力感化其上，这些应力随着齿轮滚动有规律轮流地施加在不同的齿面上，对于每一个齿面，都承受脉冲式交变应力，在这个交变应力的循环感化下，节线处发生了疲劳微裂纹，小片金属逐步剥落，就产生了齿面点蚀。

机械传动齿轮失效形式分析摘要：机械传动齿轮的正常运转是保证机械工作的必要条件，本文通过分析机械齿轮失效形式，探讨机械齿轮的失效原因，加深对于齿轮的失效原理的了解和认识。

关键词：煤矿机械；齿轮传动；失效形式0引言：工厂中所用到的机械齿轮模数相对较大，并且传动齿轮之间的咬合比较紧密，这也导致了齿轮上所承受的荷载比较高，对齿轮的材料性能也提出了比较高的要求。

因此，加深对于齿轮工作原理、失效形式的分析十分必要。

1、机械齿轮失效形式（一）磨损1、磨料性磨损：这种磨损形成的原因与机械齿轮的工作条件有关，在机器齿轮工作时，如果齿轮中混入了细小颗粒，并且没有得到及时的清除，长期滞留很容易造成齿轮表面出现磨损，一些金属颗粒的混入也会导致机械出现磨料型磨损。

2、干涉磨损：这种磨损主要是机械安装不当，齿轮搭配不合理或者是操作不当引起的，如果不能按照规定进行齿轮的操作，将会在齿轮不同部位产生的应力，应力分布不均很容易造成应力集中现象，根据应力集中现象的轻重不同，机械齿轮所受到的机械磨损状况也不相同。

3、腐蚀性磨损：顾名思义，腐蚀性磨损主要是齿轮在工作过程中与周围的工作环境或者是外部环境发生物理化学反应，导致齿轮金属腐蚀。

最常见的腐蚀因素是油脂、酸性溶液。

而这些物质恰恰是煤矿工正常运转经常出现的物质，因此，腐蚀性磨损是机械齿轮磨损的重要部分。

4、胶合：胶合主要是由于机器长时间使用，不能得到很好地维护修理，导致润滑油油膜破裂，两侧的齿轮直接接触，进而造成材料撕破，如果这种不利因素不能得到及时的处理，胶合带来的腐蚀还将进一步扩大化。

5、疲劳磨损：这种磨损在机械使用过程中不可避免，由于齿轮需要长时期保持高速旋转，材料本身的性能会逐渐弱化，当何在重复作用一段时间之后，材料的脆性增强，抗冲击能力下降，齿轮外轮廓会出现细小的片状裂痕，这种疲劳磨损也会使得所制备的零件外观粗糙，不能满足生产加工的需求。

6、烧伤：烧伤主要是有外界温度过高或者机器本身在运转过程中放出大量的热量形成的，烧伤会导致齿轮的形状发生改变，生产出的零件规格也逐渐改变。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略齿轮是一种常见的机械传动元件，其结构简单，传动能力强，在机械传动中应用广泛。

但是，在使用过程中，齿轮也会出现失效问题，如齿面磨损、断齿、开裂、疲劳裂纹等，这些问题不仅会导致传动效率降低，还会造成设备损坏甚至危及人身安全。

因此，对齿轮失效问题进行分析并提出应对策略具有重要的实际意义。

一、齿轮失效原因分析1. 材料问题：齿轮制造材料不合适或合金成分不稳定，容易引发材料脆化、疲劳等问题，导致齿轮失效。

2. 制造质量问题：齿轮的制造精度、表面处理质量、热处理效果等都会影响其性能和寿命，如果制造不当，就容易导致齿面磨损、断齿等问题。

3. 配合间隙问题：齿轮传动时，配合间隙过大或过小都会影响传动效率和齿轮的寿命。

如果配合过紧，会导致齿面接触应力过大，易出现裂纹；如果配合过松，会导致齿面磨损加剧。

4. 传动负荷问题：齿轮传动时，受到外界负荷的影响，导致齿面接触应力增加，容易出现疲劳裂纹，甚至导致齿面剥落。

5. 使用环境问题：齿轮的使用环境对其寿命也会产生很大影响。

如果环境温度过高或过低、湿度过大或过小等因素都会使齿轮材料变质、疲劳寿命下降。

二、齿轮失效应对策略1. 选择合适的材料：选用合适的材料制造齿轮，根据应用环境和外界负荷情况，选择合适的材料和合金成分，提高齿轮的强度和耐磨性。

2. 提高制造质量：在制造过程中，严格控制制造工艺，提高齿轮的精度和表面质量，在热处理时保持温度和时间的精准控制，确保齿轮的质量达到要求。

3. 确定合适的配合间隙：根据传动负荷和工作条件等因素，确立合适的配合间隙，控制其在允许的范围内，避免齿面接触应力过大或过小。

4. 降低传动负荷：通过设计齿轮的结构和传动比等方式，降低齿轮的传动负荷，减少外界负荷对齿轮的影响，提高其寿命。

5. 确保适宜使用环境：对于应用于不同环境场合的齿轮，应根据其要求合适的加入防锈油及润滑油等，降低摩擦和磨损，延长其使用寿命。

综上所述，齿轮作为机械传动的重要元件，其性能和寿命对设备的运行和工业生产起着至关重要的作用。