缠人主修

齿轮传动过程中，若轮齿发生折断、齿面损坏等现象，则齿轮失去了正常的工作能力，称为失效。齿轮传动的失效，主要是轮齿的失效。常见的齿轮失效形式有齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑变和轮齿折断等。

一、齿面点蚀

齿面点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。齿轮传动时，两轮齿在理论上是线接触，而由于弹性变形的原因，实际上是很小的面接触，表面却产生很大的接触应力。接触应力按一定规律变化，当循环次数超过某一限度时，轮齿表面会产生细微的疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展，使表层上的小块金属剥落，形成麻点和斑坑，这种现象称为齿面的疲劳点蚀，如图4-24所示。发生点蚀后，轮齿工作面被损坏，造成传动的不平稳和产生噪声。

齿面点蚀是在润滑良好的闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩展即被磨掉，所以一般看不到点蚀现象。

为防止点蚀，设计时应合理选用齿轮参数，选择合适的材料及提高齿面硬度，减小表面粗糙度值，选用黏度高的润滑油并采用适当的添加剂，以提高轮齿抗点蚀的能力。

二、齿面磨损

齿轮在传动过程中，接触的两齿面产生一定的相对滑动，也即产生滑动摩擦，使齿面发生磨损。磨损速度符合规定的设计期限，磨损量在界限内视为正常磨损。当齿面磨损严重时，轮齿就失去了准确的渐开线齿廓形状，引起传动的不平稳和冲击。此外、轮齿磨损后厚度变薄也可能导致轮齿折断。

对于开式齿轮传动，润滑条件不好，又有硬质颗粒等杂物落入轮齿的工作表面，会加剧齿面磨损，所以齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式，如图4-25所示。

减少齿面磨损的主要措施有：提高齿面硬度，减小表面粗糙度值，采用合适的材料组合，改善润滑条件和工作条件（如采用闭式传动）等。

三、齿面胶合 齿轮轮齿在很大压力下，齿面上的润滑油被挤走，两齿面金属直接接触，局部产生瞬时高温，致使两齿面发生粘连。随着齿面的相对滑动，较软轮齿的表面金属会被熔焊在另一轮齿的齿面上形成沟痕，这种现象称为齿面胶合。发生胶合后，齿面被破坏，引起强烈的磨损和发热，使齿轮失效，如图4-26所示。

对于高速和低速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合。 防止齿面胶合的方法有：选用特殊的高黏度润滑油或者在油中加入抗胶合的添加剂，选用不同的材料使两轮不易粘连，提高齿面硬度，降低表面粗糙度，改进冷却条件等。四、齿面塑变 当齿轮的齿面较软时，在重载情况下，可能使表层金属沿着摩擦力方向发生局部塑性流动，出现塑性变形。发生塑性变形后，主动齿轮沿着节线形成凹沟，而从动齿轮沿着节线形成凸棱。若整个轮齿发生永久性变形，则齿轮传动丧失工作能力，如图4-27所示。

防止塑性变形的主要措施有：提高齿面硬度，采用黏度大的润滑油，尽量避免频繁启动和过载。

五、轮齿折断

轮齿在传递动力时，相当于一个悬臂梁，齿根处受力最大，在齿根部分容易发生轮齿折断，如图4-28所示。

轮齿折断的原因有两种：一种是受到严重冲击、短期过载而突然折断；另一种是轮齿长期工作后经过多次反复的弯曲，使齿根发生疲劳折断。轮齿折断常常是突然发生，不但会使齿轮传动和机器不能工作，甚至会造成重大事故，所以应特别注意。

轮齿折断是开式传动和硬齿面闭式传动的主要失效形式之一。

防止轮齿折断的主要措施有：选择适当的模数和齿宽，采用合适的材料及热处理方法，减少齿根应力集中，齿根圆角不宜过小，应有一定要求的表面粗糙度，使齿根危险截面处的弯曲应力最大值不超过许用应力值。

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