齿轮传动失效的常见形式

齿轮传动的失效通常是轮齿的失效，主要失效形式有轮齿折断和齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损及齿面塑性变形等。

1.轮齿折断

轮齿折断有多种形式，一般发生在轮齿的根部，由于受弯曲应力的作用而发生折断（如图5.16所示）。主要的折断形式有两种：一种是由于轮齿重复受载和应力集中而形成的疲劳折断；另一种是因短时过载或冲击载荷而产生的过载折断。

图5.16　轮齿折断

对于斜齿圆柱齿轮和人字齿轮，由于接触线是倾斜的，常因载荷集中发生轮齿局部折断。若制造及安装不良或轴的弯曲变形过大，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。

为了提高轮齿的抗折断能力，可采用以下措施：增大齿根过渡曲线半径；降低表面粗糙度；采用表面强化处理；采用合适的热处理方法；提高制造及安装精度；增大轴及支承的刚度。

2.齿面点蚀

齿面点蚀是润滑良好的闭式齿轮传动常见的失效形式。齿面在接触变应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤称为点蚀，又称为接触疲劳磨损。齿面点蚀首先发生在节线靠近齿根部分的表面上，当麻点逐渐扩大连成一片时，齿面呈明显损伤，如图5.17所示。

图5.17　齿面点蚀

新齿轮在短期工作后出现的痕迹，继续工作不再发展或反而消失的点蚀称为收敛性点蚀，反之称为扩展性点蚀。开式齿轮传动由于齿面磨损较快，很少出现点蚀。

增强轮齿抗点蚀能力的措施有：提高齿面硬度和降低表面粗糙度；在许可范围内采用大的变位系数，增大综合曲率半径；采用黏度较高的润滑油；减小动载荷。

3.齿面胶合

齿面胶合是比较严重的粘着磨损。对于高速重载的齿轮传动，因齿面间压力大，滑动速度快，瞬时温度高，使油膜破裂，造成齿面间的粘焊现象。由于相对滑动，粘焊处被撕破，在轮齿表面沿滑动方向形成伤痕，称为齿面胶合。低速重载齿轮传动不易形成油膜，虽然温度不高，也可能因重载而形成冷焊粘着（冷胶合）。图5.18所示为齿面胶合现象。

图5.18　齿面胶合(https://www.xing528.com)

减轻或防止齿面胶合的主要措施有：采用角度变位齿轮传动以降低啮合开始和结束时的滑动系数；减小模数和齿高以降低滑动速度；采用极压润滑油；选用抗胶合性能好的齿轮材料；两轮材料相同时，使大、小齿轮保持适当的硬度差；提高齿面硬度和降低表面粗糙度。

4.齿面磨损

当表面粗糙而硬度较高的齿面与硬度较低的齿面相啮合时，由于相对滑动，软齿面易被划伤而产生齿面磨损；相啮合的齿面间落入磨料性物质也会产生齿面磨损。齿面磨损后，齿厚变小，将导致轮齿因强度不足而折断。图5.19所示为齿面磨损现象。

图5.19　齿面磨损

减轻与防止齿面磨损的主要措施有：提高齿面硬度；降低表面粗糙度；降低滑动系数；注意润滑油的清洁和定期更换；改开式齿轮传动为闭式齿轮传动。

5.齿面塑性变形

对于齿面较软的轮齿，重载时可能在摩擦力的作用下产生齿面塑性流动而形成齿面塑性变形。由于材料的塑性流动方向和齿面上所受摩擦力的方向一致，因此在主动轮节线附近形成凹槽，而在从动轮节线附近形成凸棱。图5.20所示为齿面塑性变形现象。

减轻与防止齿面塑性变形的主要措施有：提高齿面硬度；采用高黏度的润滑油。

图5.20　齿面塑性变形