齿轮传动的失效分析毕业论文

一、齿轮的损伤和失效形式 在机械工程中，齿轮传动应用甚为广泛，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不能正常完成规定的任务。下面将轮齿的损伤和失效分成6类和多种具体形式，并给出了相应的术语和定义。（1）齿面损耗的迹象1 滑动磨损：跑合磨损、磨料磨损、过度磨损、中等擦伤、严重擦伤、干涉磨损。2腐蚀：化学腐蚀、微动腐蚀、鳞蚀。3过热4侵蚀：气蚀、5；冲蚀（2）胶合。（3）永久变形：压痕、塑性变形、起皱、起脊、飞边。（4）齿面疲劳：点蚀、片蚀、剥落、表层压碎。（5）裂缝和裂纹：淬火裂纹、疲劳裂纹。（6）轮齿折断：过载折断、轮齿剪断、抹断、疲劳折断。以上轮齿损伤和失效形式有些是在齿轮加工过程中产生的，如淬火裂纹和磨削裂纹等，有些是最终失效（如断齿），这种失效是由齿面的损伤逐步发展的结果，它有一个发展过程，因此要判定过程失效必须有规定的失效判据才行。这种失效判据通常都由各行业制订的标准或规范来规定。二、轮齿损伤和失效形貌（1）磨料磨损和过度磨损失效在动力齿轮传动中，齿面的磨损通常是不可避免的，但是如果齿面出现磨料磨损和过度烧损就不正常了。磨料磨损的指由于悬浮或混在润滑剂中的坚硬微粒（如金属碎屑、锈蚀物、砂粒、研磨粉等）在齿面啮合相对运动中，使齿面材料移失或错位。有时齿面上嵌入坚硬微粒，也会造成磨料磨损。磨料磨损的结果是使轮齿失去浙开线齿形而失效。由于存在坚硬的微粒，因此齿面上常常出现径向滑痕。轮齿过度磨损的形貌类似于磨料磨损，齿面上材料也很快大量移失，齿轮因而失效。（2）胶合失效轮齿的胶合是由于齿面上不平的峰谷在接触时产生局部高压，使其熔焊在一起，而后随着齿齿面上的金属被大量撕脱，工作节线明显暴露出来，正常齿廓被破坏，轮齿就失效了。（3）齿面疲劳失效齿轮在运转过程中，受到周期性变化的接触应力的作用，当接触应力超过一定值时，就会劳损伤的特征形貌。根据凹坑形状和起因不同，齿面疲劳有点蚀、片蚀、剥落和表层压碎几种损伤和失效形式。（4）轮齿折断轮齿折断是一种危险很大的最终失效形式，它可以细分为以下几种。1）过载折断 轮齿受到一次或很少几次严重过载时，就可能发生过载折断。过载折断的断口一般都在齿根部位。断口比较平直，并且具有很粗糙的特征。2）疲劳折断 轮齿经高循环次数的作用，在齿根产生疲劳裂纹，导致轮齿疲劳折断。疲劳折断的断口分为疲劳断口面和最终（静断）断口面两个不同区域，在疲劳区域内看不到塑性变形重偏载的直齿轮，疲劳折断可能发生在轮齿的端部。3）随机折断 轮齿的折断通常发生在齿根部位，但是某些偶然的因素，例如齿面点蚀、剥落（5）其他的最终失效在齿轮失效分析中，上述各种失效形式是最常见的。其他的一些轮齿失效形式如轮齿塑性变形、电蚀的腐蚀等，一旦发生也可造成最终失效。

齿轮传动的失效主要发生在轮齿。常见的失效形式有：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形。

（1）轮齿折断

闭式传动中，当齿轮的齿面较硬时，容易出现轮齿折断。另外齿轮受到突然过载时，也可能发生轮齿折断现象。

（2）齿面磨损

齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式之一。改用闭式齿轮传动是避免齿面磨损的最有效方法。

（3）齿面点蚀

齿面点蚀是闭式齿轮传动的主要失效形式，特别是在软齿面上更容易产生。提高齿面抗点蚀能力措施有：提高齿轮材料的硬度；在啮合的轮齿间加注润滑油可以减小摩擦，减缓点蚀。

4）齿面胶合

对于高速重载的齿轮传动，容易发生齿面胶合现象。另外低速重载的重型齿轮传动也会产生齿面胶合失效，即冷胶合。

（5）塑性变形

塑性变形一般发生在硬度低的齿面上；但在重载作用下，硬度高的齿轮上也会出现。

带传动不能保证准确的传动比，链传动也不能实现恒定的瞬时传动比，但现代常用的渐开线齿轮的传动比，在理论上是准确、恒定不变的。这不但对精密机械与仪器是关键要求，也是高速重载下减轻动载荷、实现平稳传动的重要条件。

扩展资料：

根据一对齿轮传动的传动比是否恒定来分，可分为定传动比和变传动比齿轮传动。变传动比齿轮传动机构中齿轮一般是非圆形的，它主要用于一些具有特殊要求的机械中。而定传动比齿轮传动机构中的齿轮都是圆形的，所以又称为圆形齿轮传动。

定传动比齿轮传动的类型很多，根据其主、从动轮回转轴线是否平行，又可将它分为两类，即平面齿轮传动和空间齿轮传动。

根据齿面硬度不同分为软齿面齿轮传动和硬齿面齿轮传动。当两轮（或其中有一轮）齿面硬度≤350HBW时，称为软齿面传动；当两轮的齿面硬度均>350HBW时，称为硬齿面传动。

软齿面齿轮传动常用于对精度要求不太高的一般中、低速齿轮传动，硬齿面齿轮传动常用于要求承载能力强、结构紧凑的齿轮传动。

齿轮传动的不同失效形式在一对齿轮上面不大可能同时发生，但却是互相影响的。例如齿面的点蚀会加剧齿面的磨损，而严重的磨损又会导致轮齿折断。

在一定条件下，由于轮齿折断、齿面点蚀失效形式是主要的。因此，设计齿轮传动时，应根据实际工作条件分析其可能发生的主要失效形式，以确定相应的设计准则。

参考资料来源：百度百科——齿轮传动