齿轮的失效

齿轮失效形式：     齿轮传动按照工作条件分两种：闭式传动和开式传动。闭式传动的齿轮封闭在箱体内，润滑良好，用于重要的齿轮传动中。开式传动是外露的，易落入灰尘、杂质等，用于低速传动。    齿轮传动的失效主要发生在轮齿上。由于齿轮的材料及热处理工艺、及工作条件不同，轮齿主要失效形式有两大类：轮齿折断（疲劳折断、过载折断）、齿面损坏（点蚀、磨损、胶合和塑性变形）。（1）轮齿折断：在开式和闭式齿轮传动中都可能生。轮齿折断由齿根弯曲应力和应力集中引起，主要发生在齿根部分受拉应力的一侧。齿根折断分两种：①疲劳折断：多次重复作用下，弯曲变应力超过弯曲疲劳极限引起的轮齿折断；②过载折断：因短时的严重过载或冲击载荷引起的轮齿突然折断。（2）齿面点蚀：是润滑好的闭式齿轮传动常见的失效形式，开式齿轮传动由于磨损较快，一般不会发生点蚀。点蚀是在变化着的接触应力作用下，齿面接触应力超过材料的接触疲劳极限时，在齿面上产生的麻点状损伤现象。点蚀首先发生在齿根表面靠近节线处。（3）齿面胶合：高速重载（热胶合或低速重载润滑不良时（冷胶合）的主要失效形式。高速重载传动下，啮合区温度升高引起润滑失效，致使两齿面金属直接接触，又因相对滑动速度较高，从而沿着相对滑动方向，较软齿面被撕下而形成沟纹。低速重载或缺润滑油时，由于压力过大，润滑油膜被挤破也引起胶合。提高抗胶合能力的措施：提高齿面硬度、减小粗糙度值、采用抗胶合能力强的润滑油（加极压添加剂）、改善散热条件等。（4）齿面磨损：开式齿轮传动的主要失效形式之一。齿面磨损的主要形式是磨粒磨损：由于灰尘、硬屑粒等进入齿面间而引起的磨损。齿面过渡磨<后，导致严重噪声和振动，最终使传动失效。提高抗齿面磨粒磨损的措施：减小粗糙度值、保持良好润滑。（5）齿面塑性变形：低速重载软齿轮传动的主要失效形式。重载时，较软的齿面可能在摩擦力作用下沿摩擦力方向产生局部塑性流动，从而破坏齿形。提高抗塑性变形能力的措施：提高齿面硬度、提高润滑油粘度或加极压添加剂等。 齿轮的载荷 （1）名义载荷（公称载荷）Fn：通过理论力学公式计算出作用于齿面接触线上的法向载荷。（2）计算载荷 KFn：考虑载荷集中和附加动载荷的影响时，接近于真实值的载荷。K为称为载荷系数。（3）载荷集中：由于传动装置制造和安装误差、轴和轴承的变形，载荷沿齿宽分布不均匀，出现载荷集中。主要影响因素有：支承情况（对称布置、非对称布置、悬臂布置）；轴、轴承和支座的刚度；齿轮宽度；制造安装精度等。制造安装精度高、齿宽系数小、轴和轴承的刚度好时，载荷沿齿宽方向分布越均匀，载荷集中小。（4）附加动载荷：由于齿轮制造误差、工作中的变形、原动机和工作机的特性等原因，会引起附加动载荷。主影响因素：原动机与工作机的类型、齿轮的制造精度以及圆周速度。制造精度越低、圆周速度越高时，附加动载荷越大。 齿轮设计准则

    齿轮传动设计时，针对不同的工作情况及失效形式，都应分别确立相应的设计准则，即：先根据主要失效形式进行强度计算，确定其主要几何尺寸，然后对其他失效形式进行必要的校核。齿轮传动设计准则见表10-2。

    表10-2 齿轮传动设计准则

齿轮工作条件	主要失效形式	设计准则
软齿面闭式齿轮传动	齿面点蚀	按齿面接触强度设计 校核齿根弯曲强度
硬齿面闭式齿轮传动	齿根折断	按齿根弯曲强度设计 校核齿面接触疲劳强度
开式齿轮传动	磨 损	只按齿根弯曲疲劳强度设计 适当降低许用应力以增大模数值，来考虑磨损对齿厚的影响