汽车转向器传动齿轮断裂失效分析

齿轮失效形式及特点
齿轮作为机械传动装置中常见的零件，其失效形式多种多样。

下面将介绍几种常见的齿轮失效形式及其特点。

1. 磨损失效
磨损是最常见的齿轮失效形式之一，主要是由于齿轮表面的摩擦和磨损引起的。

具体表现为齿面磨损、齿面点蚀、齿面斑点磨损等。

磨损失效主要由于润滑不良、负载过大、工作环境恶劣等原因引起。

2. 齿面断裂
齿面断裂是指齿轮齿面出现裂纹或齿面完全断裂。

齿面断裂多发生在齿根处，其特点是断口光滑，常伴有齿面疲劳痕迹。

齿面断裂主要是由于齿轮过载、材料强度不足、制造缺陷等原因引起。

3. 齿根断裂
齿根断裂是指齿轮齿根处发生断裂，断口呈现韧性断口。

齿根断裂多发生在负荷集中区域，其特点是断口不平整，常伴有齿根疲劳痕迹。

齿根断裂主要是由于齿轮过载、应力集中、材料强度不足等原因引起。

4. 腐蚀失效
腐蚀失效是指齿轮表面受到化学物质侵蚀而产生的失效。

腐蚀失效的特点是齿面出现腐蚀斑点、齿面粗糙等。

腐蚀失效主要是由于工作环境中存在腐蚀介质、润滑不良等原因引起。

以上是齿轮常见的失效形式及其特点。

在实际应用中，为了避免齿轮失效，可以采取以下措施：选择合适的润滑剂，保持良好的润滑
状态；合理设计齿轮结构，提高齿轮的强度及工作寿命；加强齿轮的维护保养，定期检查齿轮状态并及时更换磨损严重的齿轮。

通过这些措施的实施，可以有效预防齿轮的失效，延长齿轮的使用寿命。

总结：了解齿轮常见的失效形式及其特点对于提高齿轮传动的可靠性和寿命具有重要意义。

齿轮的失效分析目录一、结构特性及工作状况（一）结构特性（二）齿轮的受力分析二、齿轮的失效形式齿面点蚀（一）齿面点蚀（二）轮齿折断（三）齿面磨损（四）齿面胶合（五）齿面塑形变形三、其他因素对失效的影响（一）材料对齿轮的失效影响（1）锻钢（2）铸钢（3）铸铁（4）非金属材料（二）润滑对齿轮失效的影响（1）温度（2）速度（3）负荷（压力）（4）击负荷（5）齿轮类型（三）设计方面的失误对齿轮失效的影响四、齿轮材料的合理选择预防齿轮失效（一）满足材料的机械性能（二）满足材料的工艺性能（三）材料的经济性要求齿轮的失效分析论文摘要：包括齿轮的受力分析及服役条件，齿轮的失效形式及影响，齿轮材料的合理选择预防齿轮失效关键词：失效分析齿轮传动引言在机械工程中，齿轮传动应用甚为广泛，齿轮传动是机械传动中一种重要的传动方式，并且往往处于极为重要的部位，因此齿轮的损伤和失效倍受人们的关注。

齿轮的失效可分为轮体失效和轮齿失效两大类。

由于轮体失效在一般情况下很少出现，因此齿轮的失效通常是指轮齿失效。

所谓轮齿失效，就是齿轮在运转过程中，由于某种原因，使轮齿在尺寸、形状或材料性能上发生改变而导致整体设备不能正常工作。

一、结构特性及工作状况（一）结构特性齿轮传动具有传动比准确、传动平稳、传递运动工作可靠，传动效率高，结构紧凑，使用寿命比较长等优点。

齿轮传动适用范围很广、传递功率从很小到数万千瓦；齿轮直径从小于1mm到10m左右；传动比的范围也很大。

所以，齿轮传动得到广泛的应用。

按齿轮传动的工作条件可以分为闭式传动、开式传动和半开式传动三种。

闭式传动封闭在箱壳内保证良好润滑。

开式传动是外漏的，不能保证良好的润滑。

半开式传动介于二者之间，大多侵入油池内而上装护罩。

齿轮工作条件很复杂。

在不同的工作条件下使用的齿轮造成的特征是不同的。

根据齿轮的工作特点，在传递功率和运动过程中、齿轮在力的作用下、在齿根产生弯曲应力，齿面产生接触应力，齿面间相对滑动摩擦而产生磨损。

汽车变速器齿轮故障诊断方法探讨齿轮是汽车变速器中的重要部件，其质量和运行状态直接影响到变速器的性能和寿命。

齿轮故障诊断是汽车维修中的重要环节，它可以通过分析齿轮工作过程中的振动、噪声、热量等参数，找出齿轮故障的位置、类型和原因，为维修提供重要的依据和指导。

本文通过对齿轮故障的分析和实践经验总结，提出了一些常用的齿轮故障诊断方法供参考。

一、齿轮故障的类型和原因齿轮故障主要有磨损、断裂、齿面裂纹、变形等几种类型，具体表现为：1.磨损：主要是因为齿轮长时间工作磨损而导致的，其表现为齿面粘着、齿面磨损、齿宽缩小等。

2.断裂：主要是因为齿轮在工作中受到了过大的应力而导致的，其表现为齿轮齿面裂纹和齿轮齿根裂纹。

3.齿面裂纹：主要是因为齿轮材料的松散、钢材缺陷、热处理不当等原因导致的，其表现为齿面上有明显的微小裂纹。

上述齿轮故障的原因主要有以下几点：1.设计与加工不良：齿轮设计的不合理、加工质量差、表面质量差等都会导致齿轮故障。

2.缺乏维护：由于常规保养不到位或者规律性检查不到位，时间一长会导致齿轮故障。

3.使用过度：齿轮长时间高速运转或超过设计负载时，易导致齿轮故障。

4.使用环境恶劣：如使用在腐蚀性或高温高压、重载重磨损等环境下，也会导致齿轮故障。

1.齿轮振动检测法齿轮振动检测法是一种常用的齿轮故障诊断方法，其原理是通过对齿轮工作时振动信号的分析，找出齿轮故障的类型和位置。

其具体操作流程为：（1）安装加速度传感器：将加速度传感器安装在齿轮箱顶盖等位置，使其可以有效地接收到齿轮旋转时产生的振动信号。

（2）检测齿轮振动：对齿轮进行旋转，并记录下齿轮旋转时产生的振动信号。

（3）信号分析：通过对齿轮振动信号进行频谱分析、时域分析、幅值分析等，判断齿轮故障的类型和位置。

2.齿轮声谱分析法（1）测量齿轮表面温度：使用红外仪等温度测量仪器，测量齿轮表面的温度值。

（1）获取样品：从齿轮箱中取得一定量的润滑油样品。

（2）分析润滑油：通过对润滑油样品进行粘度、酸值、闪点等参数的分析，找出其中是否存在金属颗粒、碎屑等异常物质，并对其进行形态和化学成分的分析。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在使用过程中可能会出现失效问题，这些问题会影响机械传动的正常运转，甚至导致机械设备的故障。

本文将对机械传动齿轮失效问题进行分析，并提出相应的应对策略。

机械传动齿轮的失效问题主要包括齿轮齿面磨损、齿轮齿面断裂、齿轮齿面剥落等。

这些问题的主要原因包括以下几个方面：1. 不合理的齿轮设计。

齿轮的设计应考虑到传动的扭矩、转速等参数，以确保齿轮运转期间不会超过其承受能力。

2. 齿轮制造质量问题。

齿轮的制造质量对其使用寿命至关重要。

如果齿轮制造过程中出现问题，如质量不合格、热处理不足等，都可能导致齿轮失效。

3. 齿轮使用不当。

齿轮在使用过程中需要注重保养和维护，否则会加速齿轮的磨损和失效。

不及时更换润滑油、不定期检查齿轮磨损情况等，都会对齿轮的使用寿命产生负面影响。

针对以上问题，我们可以采取以下应对策略：1. 合理设计齿轮。

在设计齿轮时，应根据传动的扭矩、转速等参数选择合适的材料，并进行适当的强度校核。

还需要确保齿轮的齿面硬度达到要求，以提高其耐磨性和使用寿命。

2. 严格控制齿轮制造质量。

在齿轮制造过程中，应加强质量控制，确保每个工序的合格率。

还应对齿轮进行必要的热处理，以提高其硬度和耐磨性。

3. 加强齿轮的保养和维护。

定期更换齿轮润滑油，并定期检查齿轮的磨损情况，及时进行维修和更换。

还可以采取一些预防措施，如添加润滑剂、减少齿轮负载等，以延长齿轮的使用寿命。

机械传动齿轮的失效问题是影响机械设备正常运转的重要原因。

通过合理设计齿轮、严格控制制造质量以及加强齿轮的保养和维护，可以有效降低齿轮失效的概率，延长机械设备的使用寿命。

对于机械传动齿轮的失效问题应引起重视，并及时采取相应的应对策略。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题是机械设备运行过程中常见的故障，如果不及时解决，将会导
致机械设备的停止运行和生产中断。

进行齿轮失效问题的分析和应对策略十分重要。

齿轮失效问题的常见原因包括：
1. 齿轮负荷过大：长时间运行或者超负荷工作会导致齿轮磨损加剧，从而出现齿轮
失效问题。

2. 润滑不良：如果齿轮没有得到足够的润滑，会导致齿轮磨损加剧，进而失效。

3. 齿轮设计问题：齿轮的设计是否合理，齿轮的材质是否适用，齿轮的尺寸是否合
适等都会影响齿轮的使用寿命和失效情况。

4. 齿轮制造质量问题：齿轮的制造工艺和质量问题也会导致齿轮的失效。

应对这些问题，可以采取以下策略：
1. 加强润滑：确保齿轮得到足够的润滑，可以采取定期更换润滑油，增加油脂的用
量等方法，使齿轮在运行时摩擦减小，从而延长齿轮的使用寿命。

2. 提高齿轮的质量：在齿轮的设计和制造过程中，要高度重视齿轮的质量，选择合
适的材料，制定合理的工艺，做好齿轮的检验和质量控制工作，以确保齿轮的质量。

3. 加强齿轮的检查和维护：定期对齿轮进行检查，及时发现问题，采取有效的维护
措施，延长齿轮的寿命。

及时更换磨损严重的齿轮，修复齿轮表面的损坏等。

4. 增加齿轮的寿命：在齿轮的使用过程中，可以采取一些延长齿轮寿命的方法，改
变齿轮的工作条件，减少齿轮的负荷，加强齿轮的冷却等。

要解决齿轮失效问题，需要分析具体原因，并采取相应的应对策略。

通过加强润滑、
提高齿轮质量、加强检查和维护以及延长齿轮寿命等措施，可以有效地解决齿轮失效问题，保障机械设备的正常运行。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮是机械传动系统的重要组成部分，常见于各类机械设备中。

但是，在长期使用的过程中，齿轮失效问题也时常发生。

本文将针对齿轮失效问题进行分析，并提出相应的应对策略。

一、齿面磨损问题
齿面磨损是机械传动齿轮最常见的失效问题之一。

经过长时间的使用，齿面会因为摩擦而磨损，严重时可能会导致齿面失效。

另外，如果齿轮安装不正确或者润滑不良，也可能会加剧齿面磨损问题。

应对策略：为了有效避免齿面磨损问题，需要选择质量好的齿轮产品，并且在安装过程中认真对齐齿轮，确保润滑油的质量和数量都达到标准要求。

二、弯曲变形问题
由于齿轮工作时承受了巨大的转速和扭矩，因此会出现一些弯曲变形的现象。

这种情况可能会导致齿轮与周围部件之间的间隙变大或者减小，影响齿轮的工作效果。

应对策略：为了有效应对弯曲变形问题，需要在设计和生产齿轮时考虑齿轮的工作环境和承受的转速和扭矩等因素，选择相应的合金材料或者特殊设计，确保在工作过程中齿轮不会变形。

齿轮工作时，可能会发生齿面的疲劳损伤或者断裂问题，这种情况通常是由于齿轮质量不高或者在制造过程中有缺陷导致的。

综上所述，齿轮失效问题是机械传动系统中无法避免的，但可以通过合理选择齿轮产品、加强品质控制、提高制造技术水平等手段来降低失效率，确保机械传动系统的高效稳定运行。

机械传动齿轮失效问题分析与应对策略齿轮传动系统是重要的机械传动方式之一，在机械设备中得到了广泛应用。

然而，由于操作条件的不同和使用时间的累积，齿轮传动系统可能产生失效问题。

本文将从齿轮传动系统失效的原因、影响、检测方法和应对策略四个方面进行分析。

一、齿轮传动系统失效的原因1. 齿轮制造质量不合格。

制造过程中存在缺陷，导致齿轮表面不光滑，齿形不规则等问题，从而降低了齿轮传动的精度和效率。

2. 油膜破坏。

传动系统运转过程中，油膜能够减少齿轮表面之间的摩擦，减少齿轮的磨损。

若油膜破坏，齿轮会过热，表面硬度降低，导致失效。

3. 轴承磨损和松动。

轴承支撑齿轮，若轴承磨损或松动，会导致齿轮在运动中产生振动和变形，增加齿轮表面疲劳，进而引发齿轮失效。

4. 转速过高或负载过重。

齿轮传动系统工作在超出其设计转速或承载能力的条件下，会导致齿面磨损和变形，导致齿轮失效。

1. 降低机械传动效率。

失效后的齿轮传动系统会引起能量损失，降低传动效率，从而影响机械设备的运行效率。

2. 增加机械设备维护和更换成本。

失效后的齿轮传动系统需要更换或维护，这将增加机械设备的运行成本和停机时间。

3. 影响机械设备的安全性。

齿轮传动系统失效会引起机械设备的振动和噪声增加，影响机械设备的安全性和稳定性，甚至可能引发事故。

1. 精度检测。

通过检测齿轮的齿形精度、齿距、齿廓形状等参数，发现齿轮制造过程中的缺陷和磨损程度，以便及时采取措施。

2. 摩擦学检测。

通过检测齿轮表面的摩擦系数、油膜厚度和磨损机理，判断齿轮表面摩擦情况和运行状态，以确保齿轮表面油膜的正常生成和运行。

3. 振动和噪声检测。

通过振动和噪声检测，确定齿轮的振动和噪声情况，尤其是失效齿轮的振动会频繁出现在其工作频率之上。

四、应对策略1. 选择合适的齿轮制造商并注意齿轮的制造质量。

2. 营造合适的传动条件，如避免转速过高、过载等。

3. 定期检测齿轮传动系统的运行情况，及时发现问题。

4. 在齿轮失效时，及时更换齿轮并进行维护，以保证机械设备的正常运行。

12种模式的齿轮传动部件的失效分析齿轮工作条件复杂，在不同工作条件下使用，齿轮造成失效的特征是不同的。

齿轮在运转过程中，在齿根产生弯曲应力；在齿面产生接触应力；齿面间的相对滑动摩擦而产生磨损。

有时齿轮由于安装或设计的问题，齿侧间隙过大，在啮合过程中产生冲击。

齿轮由于弯曲力矩而造成齿的变形和折断；由于接触应力造成表面疲劳剥落和由于摩擦作用造成磨损，从而造成齿轮失效。

不同的材料、加工工艺、使用场合，有不同的失效形式。

对于齿轮失效主要是表面接触疲劳失效，分为：麻点疲劳剥落、浅层疲劳剥落、硬化层剥落三种形式；齿轮弯曲断齿分为：疲劳断齿、过载断齿。

齿轮磨损失效分为：磨粒磨损、腐蚀磨损、胶合磨损、齿端冲击磨损；齿面塑性变形失效分为：塑性变形、压痕、塑变折皱。

据相关文献资料统计，35年中的931个齿轮损坏实例，失效比例如下：疲劳断齿占32.8%；过载断齿占19.5%；轮齿碎裂占4.3%；轮毂撕裂占4.6%；表面疲劳占20.3%；表面磨损占13.2%；齿面塑性变形占5.3%。

在使用过程中由于选材、加工工艺、热处理问题或装配问题造成失效，本文针对这方面的模式进行逐一分析。

热处理后心部硬度或高或低搜索由于变形要求严格，为了降低心部硬度，减少花键、齿轮变形而降低冷却效果，变形达到要求但齿根部位非马氏体连片，齿轮在使用过程中造成从齿根断裂。

或由于选材不当造成齿轮热处理后心部硬度过高，造成冲击韧度降低，从节圆处断裂。

改善办法：1）对于花键要求严格，可以采用热处理后硬拉，达到尺寸合格要求。

2）对于心部硬度过高，可以选择合适的材料或更换冷速缓和的淬火油。

3）对于非马氏体超标的齿轮进行强力喷丸。

表面组织不良搜索主要是指齿根出现晶间氧化及非马氏体、碳化物不良、残留奥氏体超差等。

对于齿根出现晶间氧化及非马氏体主要原因是选择的材料淬透性太差、选用的淬火油不合适、装夹不当、热处理前清洗不良、使用的淬火冷却介质杂质太多等。

对碳化物及残留奥氏体超差主要是热处理工艺不当。

某车型转向器壳体断裂失效分析及结构优化作者：郭新彬白帆王超强来源：《中国新技术新产品》2014年第22期摘要：某车型在耐久试验过程中，转向器壳体安装位置处发生断裂。

本文利用传统理论计算方法和有限元法对转向器分别进行强度分析，找出转向器断裂失效真因。

进而对结构进行更改提升壳体强度。

关键词：转向器；断裂；有限元；强度中图分类号：TH137 文献标识码：A1引言某车型在试验中出现转向器壳体断裂（图1）的问题。

据对故障件分析，发生部位在转向器壳体安装位置附近。

为了查明原因，从壳体本身的强度、转向器的工作环境和受力状况、转向器安装姿态等方面进行查找。

2 原因分析从壳体本身强度、转向器工作环境和受力状况、转向器安装姿态等方面进行分析，得出一些可能的原因，然后通过相关的验证试验进行排除，得出最终的结论。

2.1 可能原因之一：壳体本身强度问题（1）壳体设计强度不够；（2）材料不符合设计要求导致壳体强度不满足要求；2.2 可能原因之二：转向器受到超出设计要求的力（1）壳体受到路面突出物的直接撞击；（2）路面对车轮的冲击力过大，传递到壳体。

2.3 可能原因之三：转向器安装姿态问题（1）转向器安装孔位置偏差，导致转向器安装到车架上产生了内应力；（2）车架安装孔位置偏差，导致转向器安装到车架时产生了内应力。

3 原因排查3.1 壳体的设计强度（1）正常转向工况受力分析断裂截面受到的最大力：F=P×A=11×π（232-152）=10500NP：转向器最大工作压力A：油缸有效工作面积，油缸内径Φ46mm，齿条直径Φ30mm则断裂截面处的应力为：σ=10500÷π（222-15.92）=14.5MPa壳体抗拉强度σb≧240MPa则安全系数为S= σb/σ=240/14.5 =16.5许用安全系数为[S]=1.5—1.8分析结论：S>>[S]，故理论上壳体强度满足设计要求，正常转向工况下，壳体不可能出现断裂的情况.（2）失效件的材料化验结果（表1）3.2 转向器非正常受力状况分析（1）转向器受到来至路面突出物的直接撞击从失效件外表面来判断，表面上没有受到直接撞击的痕迹，因此可以排除这个可能的原因。

齿轮传动的失效分析及改善措施作者：张宝芳高立辉来源：《科技创新与应用》2014年第12期摘要：在机械功能效应中机械齿轮停止工作对整个运行过程带来的影响非常大。

文章从机械齿轮的传动特性作为起点，提出了在运行的过程中最多见的几种实效的状态，并进行改进。

关键词：齿轮传动；失效；研究1 齿轮传动的特点齿轮的机能传动是通过主动轮在助力从动齿轮的齿槽来实现的，在传动的过程中有以下几个特点：第一，因为齿轮在传递转动的时候是依附齿轮不断推压形成的，因此轮齿的受力方式是齿轮受力；第二，轮齿的受力面任何一个地方在接触轮齿时产生的应力都是从小到大、由无至有、继续从大至小直至归零这么一个过程，其主要受力方式是弯曲应力；第三，运行的过程中，节点的地方只有滚动，另外的齿面都是推动的方式，但是其顶部较根部的运行速度要大很多。

2 常见的齿轮传动失效形式2.1 轮齿折断在一般情况下齿轮的折损有以下两种现象，第一种为疲劳而导致的折断：齿轮在进行传动的时候，轮齿的受力就好比悬臂梁，齿根在受载时会出现很大的弯曲应力，在这个时候齿轮运行时会在交变的应力里，但是若保持一会之后齿轮就可能会到疲劳的最高限度，这样齿根圆角的地方就一定会因疲劳导致裂纹，若不断增加应力循环，裂纹也会越来越大，最后的结果就是齿轮会因为疲劳最终破损。

第二种就是负载过大折断：运行的时候齿轮当经受重大冲击负荷又或者负载过大，亦或者是在安装时精密度不准使得一部分的齿轮受载这都会使得过载折损。

但是和疲劳折损的不同之处在于，负荷太大折断有不固定的断裂位置，而且有粗糙的断面。

如图1所示：图1 轮齿折断有两种情况2.2 齿面点蚀齿轮在运行时接触面在不断产生应力，表面的金属有可见的脱落情况，这样齿面就会失灵，这也就是所谓齿面的点蚀。

因为齿轮的节线周围摩擦与应力都比较大，所以一般节线的根部出现点蚀情况最多。

进行滚滑运作的时候，滚滑的相接的两个面进行运作的时候因为摩擦过大导致裂纹的出现，齿轮底部因为滚滑运作追越面，在两个齿轮相互滚动的过程中，追越面中的裂缝因为润滑油导致被迫渗入裂纹中，使之越来越大，因为油液受到不断的挤压渗出，所以裂纹里不会出现高压油。