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1、機械傳動中齒輪失效問題探析摘要：隨著工業(yè)化進程的發(fā)展，作為機器運動和動力傳遞主要形式的齒輪傳動，其零件已成為機械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)，其以耐磨損、耐腐蝕、耐高溫及安全可靠等特點被廣泛應(yīng)用。但在應(yīng)用中也會出現(xiàn)傳動失效的問題，本文對此加以探討。關(guān)鍵詞：機械傳動齒輪失效主要形式預(yù)防措施齒輪傳動是現(xiàn)代機械傳動中廣泛采用的主要運動形式之一。做為最常見的機械傳動零件，它優(yōu)點很多應(yīng)用廣泛。但是，齒輪傳動也存在其固有的缺點：不能緩和沖擊作用。當(dāng)制造、安裝和使用過程中出現(xiàn)不當(dāng)情況往往會引起較大的振動、噪聲，甚至發(fā)生斷裂等失效故障
2、。產(chǎn)生齒輪失效的原因比較復(fù)雜，下面就此進行探討。1、齒輪失效的主要形式1.1輪齒折斷輪齒受力后，相當(dāng)于懸臂梁受載，齒根部彎曲應(yīng)力最大,同時齒根又有較大的應(yīng)力集中，因此，輪齒彎曲折斷一般發(fā)生在齒根部分。齒輪傳動工作時，輪齒每嚙合一次，齒根彎曲應(yīng)力變化一次。當(dāng)彎曲應(yīng)力超過彎曲疲勞極限，輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐漸擴展，致使輪齒折斷，這種折斷稱為疲勞折斷。輪齒受到短時意外的嚴重過載或沖擊載荷作用也易造成突然折斷，這種折斷稱為過載折斷。1.2齒面點蝕齒面點蝕是一種在輪齒表面上出現(xiàn)麻點的齒面疲勞損
3、傷。齒輪傳動工作時，輪齒表面的接觸應(yīng)力呈脈動變化。在接觸應(yīng)力作用下工作一定時間后，靠近節(jié)線的齒根表面就會出現(xiàn)若干小裂紋，潤滑油滲入裂紋，當(dāng)裂紋隨輪齒嚙合而閉合后，封閉在裂紋中的潤滑油在壓力作用下，產(chǎn)生楔擠作用而使裂紋擴大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點狀凹坑，稱為齒面疲勞點蝕。齒輪發(fā)生齒面點蝕后，嚴重影響傳動的工作平穩(wěn)性并產(chǎn)生振動和噪音，影響傳動的正常工作，甚至導(dǎo)致傳動的破壞。1.3齒面膠合膠合是比較嚴重的粘著磨損，在高速重載傳動中時，因滑動速度高而產(chǎn)生的瞬時高溫會使油膜破裂，造成齒面間的粘焊現(xiàn)象，粘焊
4、處被撕脫后，輪齒表面沿滑動方向均成溝痕,這種膠合稱為熱膠合。在低速重載傳動中，不易形成油膜，摩擦熱雖不大，但也可能因重載而出現(xiàn)冷粘著，這種膠合稱為冷膠合。熱膠合是高速、重載材料傳動的主要失效形式。1.4齒面磨損互相嚙合的兩齒廓表面有相對滑動，在載荷作用下，會引起齒面的磨損。如果磨損的速度符合預(yù)定的設(shè)計使用期限，則應(yīng)視為正常磨損。正常磨損的齒面很光亮，沒有明顯的痕跡。在規(guī)定的磨損量界限內(nèi)，并不影響齒輪的工作能力。但齒面磨損嚴重后，輪齒將失去正確的齒形，會導(dǎo)致嚴重的噪音和振動，影響齒輪正常工作，齒厚逐漸減薄，
5、最后導(dǎo)致輪齒因強度不足而折斷。1.5齒面塑性變形當(dāng)齒輪材料較軟而載荷及摩擦力又很大時，在嚙合過程中，齒面表層材料就會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形，從而破壞正確齒形。在主動輪齒面節(jié)線的兩側(cè)，齒頂和齒根的摩擦力方向相背,在節(jié)線附近形成凹溝;在從動輪齒節(jié)線的兩側(cè)，齒頂和齒根摩擦力方向相對，因此在節(jié)線附近形成凸脊，齒面塑性流動破壞了正確的漸開線齒廓，導(dǎo)致輪齒從動失效。2、導(dǎo)致齒輪失效現(xiàn)象的主要誘因分析(1)制造誤差齒輪制造時造成的主要異常有：偏心、齒距偏差和齒形誤差等。所謂偏心，是指齒輪(一般為旋轉(zhuǎn)體)的幾何中心
6、和旋轉(zhuǎn)中心不重合。齒距偏差是指齒輪的實際齒距與公稱齒距之差;而齒形誤差是指漸開線齒廓有誤差。(2)裝配不良齒輪裝配不當(dāng)，會造成齒輪的工作性能惡化。例如，在齒寬方向只有一端接觸，或者齒輪的直線性偏差等，使齒輪所承受的載荷在齒寬方向不均勻，不能平穩(wěn)地傳遞動力。這種情況使齒的局部增加多余的載荷，有可能造成斷齒，此現(xiàn)象稱為“一端接觸”。3、預(yù)防和改進齒輪傳動失效的措施探討3.1優(yōu)化設(shè)計機械齒輪在不加大外形尺寸的條件下，如何提高其強度和壽命是從設(shè)計環(huán)節(jié)預(yù)防和改進齒輪傳動失效的主要方向。特別是對于承受重載和沖擊載荷的
7、機械齒輪，其彎曲極限應(yīng)力強度和接觸耐久性極限強度都必須得到有效提升，這就需要不斷優(yōu)化設(shè)計，包括優(yōu)化選材、優(yōu)化齒形結(jié)構(gòu)、采用先進加工和處理工藝，這樣才能通過表面光潔度、合理的硬度和嚙合參數(shù)、有效的潤滑參數(shù)、裝配要求等工藝的提升，來實現(xiàn)避免齒輪傳動失效的現(xiàn)象。3.2合理選材齒輪材料的選擇,要根據(jù)強度、韌性和工藝性能要求，綜合考慮。對于承受重載和沖擊載的齒輪,采用含Ni的以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲碳鋼為主的鋼材（含Ni量2%-4%）；對于負載比較穩(wěn)定或功率較小、模數(shù)較小的齒輪，亦可選用無Ni-Mn鋼。
8、同時，應(yīng)盡量選用冶金質(zhì)量好的真空脫氣精煉鋼和電渣重熔合金鋼，這種鋼材的純度高，具有較好的致密度,含氧、氮和非金屬等雜質(zhì)極少，塑性和韌性高，減少了機械性能和各向異性，齒輪極限荷可提高15%-20%03.3應(yīng)用熱處理工藝術(shù)傳動機械齒輪的承載能力不僅取決于表面硬度，還取決于表層向芯部過渡區(qū)的剪切強度的比值。深層滲碳淬火是提高芯部硬度的有效措施，滲碳齒輪經(jīng)過淬火和回火，不但能硬化表層，還能產(chǎn)生壓應(yīng)力。它可比單純滲碳齒輪的強度極限應(yīng)力提
