齒輪的失效分析(精品)

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1、齒輪的失效分析【摘要】齒輪傳動是靠輪齒的嚙合傳動來傳遞運動和動力的，輪齒失效是齒輪常見的主要失效形式。由于齒輪傳動裝置有開式、閉式，齒面有軟齒面、硬齒面，齒輪轉(zhuǎn)速有高有低，載荷有輕重之分，所以設(shè)計應(yīng)用中會出現(xiàn)各種不同的失效形式。分析研究失效形式有助于建立齒輪設(shè)計的準則，提出防止和減輕失效的措施?！娟P(guān)鍵詞】失效形式齒輪傳動失效原因齒輪的失效形式很多，它們不大可能同時發(fā)生，卻又相互聯(lián)系，相互影響。例如輪齒表面產(chǎn)生點蝕后，實際接觸面積減少將導(dǎo)致磨損的加劇，而過大的磨損乂會導(dǎo)致輪齒的折斷。1、齒輪失效的原因主要

2、有以下三點：1.早期點蝕的原因主要是由于齒面接觸不良及超負荷運轉(zhuǎn)，引起齒面接觸應(yīng)力增大。早期點蝕的發(fā)生時間較早，幾天或十幾天就發(fā)生大塊的剝落，發(fā)展得很快，直徑大且深。所以在使用中一般不應(yīng)進行超負荷運轉(zhuǎn)，尤其是初期運轉(zhuǎn)時，負荷應(yīng)從小到大逐漸增加，待齒面接觸情況達到要求時，再滿負荷運轉(zhuǎn)。2?后期點蝕的原因有3點：第一，接觸精度不好，如對角接觸、接觸面有偏齒或頂齒根等現(xiàn)象。凡屬接觸不好的發(fā)生點蝕比較早，也比較嚴重。第二，大、小齒輪表面硬度差偏小，材料的飽和性能及抗疲勞性能差，亦易引起點蝕。第三，潤滑油過稀易產(chǎn)

3、生和助長點蝕的發(fā)&和發(fā)展，因黏度小的潤滑油無助于消減作用在齒面上的動力載荷和摩擦力，所以采用黏度較大的潤滑油為宜。3?擦傷與膠合。當(dāng)潤滑汕過稀時，由于兩齒輪間的壓力和相對滑動，容易導(dǎo)致潤滑油被擠出或嚙合溫度升高，使兩齒面的金屬表面直接接觸而互相膠住，這時材料硬的齒面就會把軟的齒面擦傷，或?qū)⒁徊糠纸饘兖ぷ撸管淉X面上形成許多沿滑動方向的溝紋。齒面發(fā)生膠合后，兩齒面都變得很粗糙，從而加劇了齒面的磨損。2、齒輪失效的幾種形式齒輪傳動就裝置形式來說，有開式、半開式及閉式Z分；就使用情況來說有低速、高速及輕載、重

4、載之別；就齒輪材料的性能及熱處理工藝的不同，輪齒有較脆（如經(jīng)整體淬火、齒面硬度較高的鋼齒輪或鑄鐵齒輪）或較韌（如經(jīng)調(diào)質(zhì)、?；膬?yōu)質(zhì)鋼材及合金鋼齒輪）,齒面有較硬（輪齒工作面的硬度大于350HBS或38HRC,并稱為硬齒面齒輪）或較軟（輪齒工作面的硬度小于或等于350HBS或38HRC,并稱為軟齒面齒輪）的差別等。由于上述條件的不同，齒輪傳動也就出現(xiàn)了不同的失效形式。一般地說，齒輪傳動的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的，這里只就較為常見的輪齒折斷和工作面磨損、點蝕，膠合及塑性變形等略作

5、介紹，其余的輪齒失效形式請參看有關(guān)標準。至于齒輪的其它部分（如齒圈、輪輻、輪轂等），除了對齒輪的質(zhì)量大小需加嚴格限制外，通常只需按經(jīng)驗設(shè)計，所定的尺寸對強度及剛度均較富裕，實踐中也極少失效。1、輪齒折斷輪齒折斷通常有兩種情況：一種是由于多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然嚴重過載或沖擊載荷作用引起的過載折斷。這兩種折斷都起始于輪齒相部受拉的一側(cè)。齒寬較小的直齒輪往往發(fā)生全齒折斷，因?qū)捿^大的直齒輪或斜齒輪則容易發(fā)生局部折斷。2、齒面點蝕點蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。在潤滑良好的閉式

6、齒輪傳動中，常見的齒面失效形式多為點蝕。所謂點蝕就是齒面材料變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞而產(chǎn)生的麻點狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點蝕僅為針尖大小的麻點，如工作條件未加改善，麻點就會逐漸擴大，甚至數(shù)點連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。齒輪在嚙合過程中,齒面間的相對滑動起著形成潤滑油膜的作用，而且相對滑動速度愈高，愈易在齒面間形成油膜，潤滑也就愈好。當(dāng)輪齒在靠近節(jié)線處嚙合時，由于和對滑動速度低，形成油膜的條件差，潤滑不良，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動，通常這時只有一對齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點蝕

7、也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其它部位擴展。從相對意義上說，也就是靠近節(jié)線處的齒根面抵抗點蝕的能力最差（即接觸疲勞強度最低）。提高齒輪材料的硬度，可以增強齒輪抗點蝕的能力。在嚙合的輪齒間加注潤滑油可以減小摩擦，減緩點蝕，延長齒輪的工作壽命。并且在合理的限度內(nèi)，潤滑油的粘度越高，上述效果也愈好。因為當(dāng)齒面上出現(xiàn)疲勞裂紋后，潤滑油就會侵入裂紋，而且粘度愈低的油，愈易侵入裂紋。潤滑油侵入裂紋后，在輪齒嚙合吋，就有可能在裂紋內(nèi)受到擠脹，從而加快裂紋的擴展，這是不利之處。所以對速度不高的齒輪傳動，以用

8、粘度高一點的油來潤滑為宜；對速度較高的齒輪傳動（如圓周速度v>12m/s）,要用噴油潤滑（同時還起散熱的作用），此時只宜用粘度低的油。開式齒輪傳動，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點蝕。3、齒面磨損在齒輪傳動中，齒面隨著工作條件的不同會出現(xiàn)不同的磨損形式。例如當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如砂粒、鐵屑等）時，齒面即被逐漸磨損而至報廢。這種磨損稱為磨粒磨損。它是開式齒輪傳動的主要形式之一。改用閉式齒輪傳動是避免齒面磨粒磨損最有效的方法。4、齒面膠合對