一、齿轮的失效形式
由于齿轮的主要工作部位是轮齿，故其失效一般发生在轮齿上，其他部位如齿圈、轮辐、轮毂等一般情况下很少失效。齿轮轮齿的失效形式主要有以下五种。
1.轮齿折断
齿轮在工作时轮齿受弯矩作用，轮齿根部弯曲应力最大，而且有应力集中，故轮齿折断常发生在齿根部分。齿轮的折断有两种情况：一种是由于短时过载或受到冲击载荷而发生的突然折断，称过载折断，脆性材料制成的齿轮常出现这种折断；另一种是由于轮齿反复弯曲，在根部出现疲劳裂纹，裂纹逐渐扩大而发生的疲劳折断，如图3－37所示。
轮齿折断是轮齿最严重的失效形式，会导致停机甚至造成严重事故。为提高轮齿抗疲劳折断能力，可采用提高材料的强度，加大齿根圆角半径，选择合适的模数和齿宽，进行齿面强化处理等方法。
2.齿面点蚀
齿轮传动时，轮齿啮合表面在法向力作用下，产生循环变化的接触应力。当这种应力超过材料的接触疲劳极限时，齿廓表层就会产生细小的疲劳裂纹，裂纹扩展使表层金属微粒脱落而形成不规则的小坑或麻点，这种现象称疲劳点蚀。通常疲劳点蚀首先出现在靠近齿根一侧的节线附近，如图3－38所示。在齿面硬度HBS≤350的闭式传动中，齿轮常因齿面点蚀而失效。
为防止出现疲劳点蚀，可采用增大齿轮直径或表面强化处理、提高齿面硬度、降低齿面粗糙度、选用黏度较高的润滑油等方法。
3.齿面胶合
在高速重载的齿轮传动中，由于齿面压力很大，工作时产生大量的热，使啮合区温度升高，润滑油黏度迅速降低，引起润滑失效，从而使两齿面在局部接触区因发生高温软化或熔化而相互粘连，当两齿面继续滑动时，较软齿面的材料沿滑动方向被撕下形成胶合沟纹，这种现象称为胶合，如图3－39所示。在低速重载齿轮传动中，由于齿面间不易形成油膜，也可能出现胶合现象。
图3－37 轮齿折断
图3－38 齿面点蚀
图3－39 齿面胶合
要提高齿面的抗胶合能力，可以采用胶合能力强的活性润滑油、选用不同的齿轮材料组合及提高齿面硬度和降低表面粗糙度等。
4.齿面磨损
齿面磨损有两种情况：一种是由于沙粒、铁屑等落入啮合表面而引起的磨粒磨损；另一种是由于两齿面在相对滑动中互相摩擦所引起的跑合性磨损。磨损严重时，齿侧间隙增大，齿根变薄，甚至发生轮齿折断。在开式传动中，磨粒磨损是主要失效形式，对于闭式传动，为了减轻磨损，要定期更换润滑油。(www.xing528.com)
5.塑性变形
未经硬化处理的软齿面齿轮，常因启动频繁或严重过载，造成表层材料沿着摩擦力的方向产生塑性流动而整个轮齿发生过量的塑性变形，从而破坏了齿面的渐开线齿形。
适当提高齿面硬度和润滑油的黏度，尽量避免频繁启动和过载。
二、齿轮常用材料
根据齿轮传动的主要失效形式，要求齿轮材料应具有足够的硬度和耐磨性；具有足够的抗弯强度和较好的冲击韧性；还应具有良好的加工工艺性。
当齿轮的齿面硬度≤350HBS，锻钢多用于中小功率、精度要求不高的一般传动中；齿轮的齿面硬度＞350HBS时，锻钢多用于高速、重载的精密传动中。当齿轮的尺寸较大、结构复杂时，应采用铸钢。铸铁一般用于低速、轻载的开式传动。非金属材料可用于某些高速、轻载、精度要求不高的齿轮传动。常用的齿轮材料见表3－23。
表3－23 常用的齿轮材料
三、齿轮结构
常用的齿轮结构形式见表3－24。
表3－24 常用齿轮结构形式
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