齿轮的失效形式
齿轮传动的失效形式
学科
汽车机械基础 课 题 轮齿传动的失效形式
班级
13汽修1 课型 新授
教学目的 【知识目标】
掌握轮齿失效的几种形式及其发生的部位。
【能力目标】 1、培养学生观察与创新的能力。
2、通过讲授，培养学生总结归纳问题的能力。
3、通过本节课，培养学生分析问题解决问题的能力。
教学重点
掌握轮齿失效的几种形式及其所产生失效的位置 教学难点
区分几种轮齿失效所发生的位置 教具
教材、多媒体课件
教学内容、方法、过程
一、组织教学、展示重
难点
（2分钟）
◆ 投影本节课的
重难点
二、复习引入
（5分钟）
◆ 出示标题
◆ 教师设问
学生回答
齿轮传动的失效形式 1.一对渐开线齿轮的正确啮合条件是什么？ m1=m2=m α1=α2=α 2.一对渐开线齿轮的中心距a 等于什么？ a=r1+r2也就是两齿轮分度圆半径之和 复习提问，并思考：为什么要符合啮合条件，正确安装中心距？ 下面我们就共同学习轮齿的失效形式这节内容，本节课的重点是了解几类失效形式及其所发生失效的位置。 概述： 齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而齿轮的轮缘、轮辐、轮毂等很少失效。轮齿的失效分为轮齿折断和齿面破坏两大类。齿面破坏又分为齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。
◆教师设问
学生回答
引出本节课课程
三、新课教学?课件展示
?教师讲解
◆教师设问
?教师解答（一）齿轮折断（最危险）
1. 发生部位：齿根
2.原因：（1）弯曲疲劳折断（2）过载折断
3.解决措施：
（1）增大齿根圆角半径；
（2）正变位，增大模数；
（3）增大压力角；
（4）强化处理：喷丸、滚压处理；
（5）材料选用低碳合金钢，渗碳淬火
（二）齿面点蚀
点蚀：在金属表面部地区出现纵深发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀轻微，这种腐蚀形态叫点蚀，又叫孔蚀或小孔腐蚀。
1.原因：轮齿在节圆附近受到大的接触应力。
2.现象：小裂纹-扩展-脱落-凹坑（麻点）
四、课堂练习
五、课堂小结
◆课件展示
◆教师启发学生共
同总结本节课内
容
六、布置作业
3.措施：
①提高齿面硬度和降低齿面粗糙度；
②合理选用润滑油粘度，采用黏度较高的润滑油（实践证明：润滑油黏度越低，越易渗入裂纹，点蚀扩展越快）；
③减小动载荷；
④采用正变位齿轮传动，增大综合曲率半径。
对于闭式硬齿面齿轮传动、开式齿轮传动会存在点蚀现象吗？
闭式硬齿面齿轮传动，由于齿面接触强度高，一般不容易出现疲劳点蚀，然而一旦出现疲劳点蚀，就是扩展性点蚀。
开式齿轮传动，齿面磨损较快，疲劳点蚀还来不及形成，表层已经被磨损掉了，一般看不到齿面点蚀现象。
（三）齿面胶合
1.原因：高速重载；散热不良；滑动速度大；齿面粘连后撕脱，发生在软齿面上。
2.现象：齿面沿着滑动方向形成带状或大面积伤痕。
3.措施：（1）减小模数，降低齿高；
（2）抗胶合能力强的润滑油；
（3）材料的硬度及配对
（四）齿面磨损（最常见）
磨损是零部件失效的一种基本类型。通常意义上来讲，磨损是指零部件几何尺寸（体积）变小。
1.原因：当齿面间落入铁屑、砂粒、非金属物等物质或粗糙齿面的摩擦时，导致齿面磨损。齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。
2.现象：齿面磨损后，引起齿廓变形，产生振动、冲击和噪声，磨损严重时，由于齿厚过薄而可能发生轮齿折断。
3.措施：
（1）为了减少磨损，应尽可能采用闭式传动；
（2）采用较高粘度的润滑剂以减轻磨损；
（3）设防尘罩，选用硬度较高材质。
（五）齿面塑性变形
塑性变形是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
1.原因：齿面较软，载荷及摩擦力较大
2.现象：在主动轮上出现凹沟，在从动轮上出现凸棱。
3.措施：(1)提高齿面硬度；(2)采用粘度较大的润滑油
（三）课堂练习
1、下面没有点蚀失效的齿轮传动为（）齿轮传动。
A、闭式软面
B、闭式硬齿面
C、开式
D、闭式
答案：C
讲解：齿面疲劳点蚀是润滑良好的闭式软面齿轮传动常见的失效形式。
开式齿轮传动，齿面磨损较快，疲劳点蚀还来不及形成，表层已经被磨损掉了，一般看不到齿面点蚀现象。
2、容易产生齿面胶合的场合为（）齿轮传动。
A、低速重载
B、闭式软面
C、闭式硬齿面
D、开式
答案：A
讲解：在低速重载的齿轮传动中，齿面间压力大、速度低，使得润滑油膜不易形成也不可能产生胶合。
（四）小结
1、轮齿失效的几种形式；
2、失效发生的部位；
3、失效所发生的场合。
(完整版)齿轮传动习题(含答案)
齿轮传动 一、选择题 7-1．对于软齿面的闭式齿轮传动，其主要失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-2．一般开式齿轮传动的主要失效形式是________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-3．高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式为________。 A ．轮齿疲劳折断 B ．齿面磨损 C ．齿面疲劳点蚀 D ．齿面胶合 7-4．齿轮的齿面疲劳点蚀经常发生在________。 A ．靠近齿顶处 B ．靠近齿根处 C ．节线附近的齿顶一侧 D ．节线附近的齿根一侧 7-5．一对45钢调质齿轮，过早的发生了齿面点蚀，更换时可用________的齿轮代替。 A ．40Cr 调质 B ．适当增大模数m C ．45钢齿面高频淬火 D ．铸钢ZG310-570 7-6．设计一对软齿面减速齿轮传动，从等强度要求出发，选择硬度时应使________。 A ．大、小齿轮的硬度相等 B ．小齿轮硬度高于大齿轮硬度 C ．大齿轮硬度高于小齿轮硬度 D ．小齿轮用硬齿面，大齿轮用软齿面 7-7．一对齿轮传动，小轮材为40Cr ；大轮材料为45钢，则它们的接触应力________。 A ．1H σ=2H σ B. 1H σ＜2H σ C ．1H σ＞2H σ D ．1H σ≤2H σ 7-8．其他条件不变，将齿轮传动的载荷增为原来的4倍，其齿面接触应力________。 A ．不变 B ．增为原应力的2倍 C ．增为原应力的4倍 D ．增为原应力的16倍 7-9．一对标准直齿圆柱齿轮，z l = 21，z 2 = 63，则这对齿轮的弯曲应力________。 A. 1F σ＞2F σ B. 1F σ＜2F σ C. 1F σ =2F σ D. 1F σ≤2F σ 7-10．对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般________。 A ．先按接触强度设计，再校核弯曲强度 B ．只需按接触强度设计 C ．先按弯曲强度设计，再校核接触强度 D ．只需按弯曲强度设计。 7-7．设计闭式软齿面直齿轮传动时，选择小齿轮齿数z 1的原则是________。
常见齿轮失效形式
FAILURE PROBABILITY OF GEAR TEETH WEAR Milosav Ognjanovic University of Belgrade Faculty of Mechanical Engineering ABSTRACT In extreme gear service conditions some of the tooth damages such as pitting are not the main type of teeth flank failure any more. The hypothesis concerning infinite fatigue endurance of teeth flanks is without support now. Abrasive wear and squeeze at local points of contact eliminate and/or stop pitting from developing. Three types of surface damages (abrasive wear, squeezing and pitting) occur simultaneously and contribute to each other. In that way, teeth flank failure accelerates and gets more intensive and progressive. Infinite flank endurance does not exist. Besides this, the process of simultaneous (progressive) teeth flank damage is stochastic. Statistical approach to failure intensity evaluation is the only possibility. For certain wear limits of teeth flanks, experimental results are presented by statistical parameters. Those statistical models and statistical parameters are suitable for the development of reliability models of gear and gear drives. Introduction Intensive research in the area of the gear damage resistance is resulted with standard DIN 3990 part 5. This standard defines gear testing procedure and endurance limits for different kinds of materials and gear heat and mechanical treatments. Research in this direction is continued [1], [4], but many questions in that very complex area are still without answer. Gear calculation according to the mentioned standard is based on teeth pitting resistance. Fatigue of surface layer (pitting) is the most suitable for the load capacity calculation. In the service conditions and in the testing using FZG gear tester (DIN 51 354), it is not possible to extract fatigue (pitting) damages separately from the others surface damages (sliding wear, surface squeezing, etc.). Besides this, the processes like sliding wear (scoring and scuffing) and surface squeezing obstruct a pitting process. In these conditions, the gear teeth failure process can be slowed down (weakened) or accelerated. For this interaction, it is necessary to research and separately test a pitting process, for example, by using the ZF roller test rig [5] or perform especially those tests which can extract separate (not mixed) types of teeth failure [6]. Detailed research of teeth sliding wear is presented in the paper [2]. The wear depth of the teeth flanks is calculated by using a developed mathematical model. Complex teeth surface failure is not possible to be defined in a deterministic way. Interaction of individual damage processes is not the same for different stress levels, for different materials, heat and mechanical treatment or lubrication. This interaction is stochastic and can be presented by statistical models and parameters. In this paper, a suggestion in that sense is presented. It is not possible to define complex teeth surface failure in a deterministic way. Types of Teeth Wear and Wear Components Separation The gear load capacity is limited by different kinds of teeth flanks wear: pitting, abrasive and adhesive wear (scoring and scuffing) and squeezing. These flank damages are parallel or complementary. For pitting development, it is necessary to start the crack and grow it up along with increrased high stress cycles number. In the meantime, by sliding or squeezing it is possible to eliminate cracks in the very initial period and slow down the pitting process (especially micro pitting). Each of the mentioned damages can be disturbed or supported by some of the others. Pitting is the damage which corresponds to the gears with surface hardened teeth, at surface stress close to surface endurance limit. Sliding wear (scoring) is characteristic for the gears with non-hardened teeth and with high surface stress. The process of sliding wear is not limited by surface endurance limit. There is no stress level which cannot make surface damage along unlimited stress cycles number (teeth mesh revolution). Scuffing is damage characteristic for highly loaded gears with a very high speed of rotation. Squeezing of gear teeth flanks can arise with not hardened materials caused by a very high flank stress level, especially at a low speed of rotation. More details for each of the mentioned types of teeth flank wear are as follows. The mentioned types of teeth flank wear will be considered in detail.
齿轮的失效形式有哪些
齿轮的失效形式有哪些 1. 齿轮的失效形式有哪些, a齿面点蚀 b齿面磨损c齿面折断d齿面胶合e塑形变型 2. 齿面胶合的失效机理如何,避免齿面胶合的措施有哪些, 齿面胶合是由于齿面未能有效地形成润滑油膜，导致齿面金属直接接触，并在随后的相对滑动中，相互粘连的金属沿着相对滑动方向相互撕扯而出现一条条划痕。措施:采用正变位齿轮，减小模数，降低齿高以减小滑动速度，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，采用抗胶合能力强的齿轮材料，在润滑油中加入抗胶合能力强的极压添加剂等 3. 齿面点蚀的机理如何, 齿轮工作时，在循环接触应力，齿面摩擦力及润滑的反复作用下，在齿面或其他表层内会产生微小的裂纹。这些微裂纹继续扩展，相互连接，形成小片并脱落，在齿面上出现细碎的凹坑或麻点，从而造成痴齿面损伤，称为疲劳点蚀。 4. 减小齿面磨损的措施有哪些, 采用闭式齿轮传动，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，注意保持润滑油清洁等。 5. 如何提高齿轮的抗折断能力, a采用正变位齿轮，增大齿根的强度 b使齿根过渡曲线更为平缓及消除加工刀痕,减小齿根应力集中 c增大轴及支承的刚件，使齿轮接触线的受载较为均匀 d采用合适的热处理方法，使齿芯材料具有足够的韧性 e采用喷丸，滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。 6. 齿轮常用的材料及热处理方法有哪些, 锻钢，铸铁，非金属材料。调制，淬火，渗碳，渗氮 7. 软齿面闭式齿轮传动的设计模式如何, 通常保证接齿面触疲劳强度为主。
8硬齿面闭式齿轮传动的设计模式如何, 通常保证齿根弯曲疲劳强度为主。 9.开式齿轮传动的设计模式如何, 根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算 10.对齿轮性能的基本要求是什么, 齿面要硬，齿芯要韧 11.为了降低载荷沿接触线分布不均匀得程度，可以用怎么样的办法, 可以采用增大轴，轴承及支座的刚度，对称地配置轴承，以及适当地 限制齿轮的宽度，同时应尽可能避免齿轮作悬臂布置。 12.斜齿轮的螺旋角通常取多少, 8?-20? 13.人字齿的螺旋角一般是多少, 15?-40 蜗杆 1. 蜗杆传动的优缺点, 优点:传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪声小。 缺点:传动效率低，蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。 2. 蜗杆传动的正确啮合条件如何, 蜗杆的轴面模数，压力角应与蜗轮的端面模数，压力角相等。 3. 闭式蜗杆为什么要进行热平衡计算,有哪些措施, 蜗杆的传动效率低，所以工作时发热量大。在闭式传动中，如果产生的热量不能及时散逸，将因油温不断升高而使润滑油稀释，从而增大摩擦损失，甚至发生胶合。所以，必须根据单位时间内的发热量等于同时间内的散热量进行热平衡计算，以保证油温稳定地处于规定的范围内。加散热片以增大散热面积，在蜗杆轴端加装风扇以加速空气的流通。在传动箱内装循环冷却管路。文案编辑词条
齿轮失效常见的几种形式及预防措施
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ab4868591.html, 齿轮失效常见的几种形式及预防措施 作者：邓德飞郭恺何通 来源：《中国科技博览》2016年第01期 [摘要]齿轮是现代机械传动中的重要组成部分，在各种机械设备中应用极为广泛。据统计，在各种机械故障中，齿轮失效引起的约占10.3%，下面就齿轮常见失效形式、相应的防止或延缓失效措施作一介绍。 [关键词]齿轮机械形式措施 中图分类号：TU324.9 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2016）01-0049-01 1、齿轮失效形式 齿轮的类型很多，用途各异，在实际生产应用过程中，齿轮的失效形式也是各种各样的。 齿轮失效一般发生在齿面，很少发生在其他部位。按照齿轮在工作中发生故障的原因，可分析出齿轮常见失效形式有轮齿折断、齿面胶合、齿面疲劳点蚀、齿面磨损、塑性变形等等。 1.1 轮齿折断 轮齿折断是危险性很大的一种最终失效形式，根据形成的不同原因可分为过载折断、疲劳折断和随机折断。 1.1.1 过载折断 齿面受到过大冲击载荷时，致使轮齿应力超过其极限应力，发生过载断裂。一般为短期过载。轮齿发生过载折断时，其断面有呈放射状或人字级花样的放射区，放射方向与裂纹扩展方向大致平行，放射中心即为断裂源，断口现壳纹疲劳线。铸铁齿轮易发生过载断裂。 1.1.2 疲劳断裂 在循环载荷作用下，齿根处弯曲应力最大且应力集中，当超过疲劳极限时，齿根圆角处易产生疲劳裂纹。随着工作时间和循环次数的增加，多次重复作用，裂纹逐渐扩展加深，最终导致轮齿疲劳断裂。导致轮齿发生疲劳折断的因素很多，如：齿轮材料不当、加工精度低、齿根过渡圆角小、设计时对实际载荷估计不足等等。 1.1.3 随机折断
齿轮传动失效形式及其对策
第4期 山西焦煤科技 N o.4 2006年4月 Shanx i Coking Coal Science&Technolog y A pr.2006 ?问题探讨? 齿轮传动失效形式及其对策 孙兆森 李建胜 (西山煤电集团公司东曲矿) 摘 要 介绍了齿轮失效的5种基本形式及其原因,并针对失效原因提出解决的办法,对如何提高齿轮的寿命提出建议。 关键词 齿轮;失效;对策 齿轮的失效是齿轮破坏的主要形式。为了改善和提高齿轮的质量及使用寿命,必须深入研究齿轮的失效形式并认识齿轮失效的危害性。影响齿轮损害的因数很多,如选材、设计计算、毛坯加工工艺、以及安装调整,润滑和维护使用环节的某种失误均可导致齿轮失效。 以下讨论齿轮损伤的基本类型和特征,以及齿轮损伤同润滑的关系。 1 齿轮磨损的过程 齿轮磨损是指啮合过程中齿轮表面材料不断摩擦和消耗的过程。按磨损损伤机理可以将磨损划分为黏着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损和腐蚀磨损等;而按磨损程度可以将磨损划分为轻微磨损、中等磨损和过度磨损。以磨粒磨损为例,磨粒主要源于两个方面,其一为外界进入磨粒,如沙石金属铁屑及外界其他物资等;其二为齿轮箱内部损伤而产生颗粒,氧化皮及其他金属或非金属物质。进入啮合区的磨粒在齿轮副啮合挤压作用下沿齿轮运动方向移动,因此磨痕走向平行于运动方向,整个齿轮磨损均匀,沿滑动方向磨痕呈重叠特征。后者导致的磨损相对较为缓和,但在长期运转过程中会严重降低齿轮精度,进而影响齿轮的正常运转。因此,为了减轻齿轮的磨粒磨损,应当尽可能采用闭式齿轮传动,并在经运转初期跑合后换油和清洗齿轮箱;同时应当优先采用循环系统供油,并配置良好的过滤和报警装置。对开式齿轮转动,应尽量设置防尘罩以防止磨粒进入,同时应尽可能选用硬度高,强度好的齿轮材料。避免齿轮磨粒磨损的传统方法是冲洗齿轮箱,并采用硬齿面和高黏度齿轮油。新近相关研究表明,采用具有优良极压抗磨性能的齿轮油可以有效地减轻齿轮的磨粒磨损。此外,腐蚀磨损即是导致齿轮失效的主要磨损形式,主要包括气蚀及特殊介质腐蚀磨损。腐蚀磨损以化学腐蚀为主,并伴随机械磨损,齿面形成均匀分布的腐蚀坑。通常,润滑剂中的活性成分,如酸和水等可同齿轮材料发生化学反应,从而导致齿面腐蚀;虽然极压添加剂的腐蚀作用是避免齿轮齿面胶合破坏的决定性因素,但在高温条件下,极压添加剂可分解成具有很强腐蚀作用的活性元素,从而导致金属齿面腐蚀。 影响齿轮腐蚀的因素众多,主要包括腐蚀介质的性质、温度、湿度、齿轮材料中合金元素的含量等。钢材中的Ni、Cr、W、Mo等能起到较好的抗腐蚀作用。Ni、Cr两种元素在特殊介质作用下可同齿面基体金属形成结合力较强的致密钝化膜,从而减轻磨损和腐蚀。为了控制和减轻齿轮的腐蚀磨损,应重点控制腐蚀介质,如腐蚀性强的添加剂的用量,同时应注意避免水、酸和其他有害物质对齿面的腐蚀作用。2 齿面疲劳剥落的基本形式 齿面疲劳可以划分为点蚀和剥落两种基本形式。在过大的当量接触剪应力作用下,表面层发生塑性变形,塑性变形逐渐积累,导致微观晶裂并形成原始裂纹,裂纹向齿面方向按疲劳裂纹扩展规律扩展,最后材料从齿面脱落或形成点蚀,这就是齿面疲劳。齿面产生点蚀的首要条件是存在微裂纹。裂纹可以 作者简介:孙兆森 男 1968年出生 1990年毕业于沈阳工业学院 工程师 古交 030200
齿轮常见失效形式及其解决方法
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齿轮失效分析与解决方法 摘要通过对齿轮失效形式的分析，找出相应解决方法，提高机械传动齿轮质量,延长机械设备的使用寿命。分析研究失效形式有助于建立齿轮设计的准则，提出防止和减轻失效的措施。 关键词失效；轮齿折断；齿面点蚀；齿面胶合；齿面磨损；齿面塑性变形齿轮是现代机械中应用最广泛的重要基础零件之一。齿轮类型很多，有直齿轮、斜齿轮、人字齿等，齿面硬度有软齿面和硬齿面，齿轮转速有高有低，传动装置有开式装置和闭式装置，载荷有轻重之分，因此影响因素很多，所以实际应用中会出现各种不同的失效形式。齿轮的失效主要发生在轮齿部分，其常见失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形五种。 1 轮齿折断 轮齿折断有多种形式，在正常情况下，有以下两种：1）过载折断。因短时过载或冲击载荷而产生的折断。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。齿轮在工作过程中，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断轮齿。齿面较小的直齿轮常发生全齿折断，齿面较大的直齿轮，因制造装配误差易产生载荷偏置一端，导致局部折断；斜齿轮和人字齿齿轮，由于接触线倾斜，一般是局部齿折断。 为了提高齿轮的抗折断能力，除设计时满足强度条件外，还可采取下列措施：①采用高强度钢；②采用合适的热处理方式增强轮齿齿芯的韧性；③增大齿根过度圆角半径，消除齿根加工刀痕，齿根处强化处理；④加大齿轮模数； ⑤采用正变位齿轮。 为避免轮齿折断，设计时要进行轮齿弯曲疲劳强度计算和静弯曲强度计算。 齿面磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。 在齿轮传动中，随着工作环境的不同，齿面间存在多种形式的磨损情况。当齿面间落入铁屑、砂粒、非金属物等磨粒性物质或粗糙齿面的摩擦时，都会发生磨粒磨损。齿面磨损后，引起齿廓变形，产生振动、冲击和噪声，磨损严重时，由于齿厚过薄而可能发生轮齿折断。磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。 新的齿轮副，由于加工后表面具有一定的粗糙度，受载时实际上只有部分峰顶接触。接触处压强很高，因而在开始运转期间，磨损速度和磨损量都较大，磨损到一定程度后，摩擦面渐渐光洁，压强减小、磨损速度缓和，这种磨损成为跑合。人们有意的使新齿轮副在轻载下进行跑合，为随后的正常磨损创造条件。但应注意，跑合结束后，必须清洗和更换润滑油。
齿轮的失效形式
齿轮的失效形式 齿轮传动是机械设备中最常见的传动方式，现代机械对齿轮传动的要求日益提高，即要求齿轮能在高速、重载、特殊介质等恶劣环境条件下工作，又要求齿轮装置具有较高的平稳性、高可靠性和结构紧凑等良好的工作性能，由此使得齿轮发生故障的因素越来越多，而齿轮异常又是诱发机器故障的重要因素。因此，齿轮故障诊断技术的应用研究是非常重要的。 齿轮由于制造、操作、维护以及齿轮材料、热处理、运行状态等因素不同，产生异常的形式也不同，齿轮常见的故障形式有如下几种： 1、齿的断裂 齿的断裂分疲劳断裂和过负荷断裂。疲劳断裂是齿轮重复受载后由于应力集中产生的。当齿轮副进入啮合状态时，最危险的瞬间是接触点位于齿轮的顶部，此时在齿根部产生的弯曲应力为最大，存在较严重的应力集中，当载荷超过设计值，或者齿轮在周期性交变载荷作用下，经过一定的载荷循环后，齿的根部有可能产生裂纹。齿轮继续工作，裂纹向根部纵深发展，当裂纹削弱的根部不能承受弯曲应力时，齿就发生断裂。 过负荷断裂是由于机械系统速度的急剧变化，轴系共振，轴承破损，轴的弯曲等原因，使齿轮产生不正常的一端接触，载荷集中到齿面的一端而引起的，其原因主要是由于装配不良，机器运转时存在其他故障问题。 齿的断裂是齿轮最严重的故障，常因此造成设备停机，或者引起机器其他零部件的故障。 2、齿的磨损 磨损是指金属的整个齿面上连续不断地损耗，从而在齿面上产生金属的研磨状。齿轮在啮合过程中，往往在轮齿接触表面上出现材料摩擦损伤的现象。如果磨损量不影响齿轮在其寿命内应具备的功能的磨损，我们称之为正常磨损，其特征是齿面光滑，没有宏观擦伤，各项公差在允许范围内。如果由于齿轮用材不当，或在接触面间存在硬质颗粒，以及润滑油供应不足或不清洁，往往以其齿轮的早期磨损，有微小的颗粒分离出来，接触表面发生尺寸变化，严重损失，并使齿形改变，齿厚边薄，甚至出现“刀片”状齿尖；啮合间隙增大；噪声增大；严重磨损的结果将导致齿轮失效。齿的磨损情况有下列几类： 1）粘着磨损 粘着磨损是油膜被破坏而发生齿面金属的直接接触形成的。产生粘着磨损的原因可能是齿轮工作在低速、重载、高温、润滑油黏度太低、供油不足和齿面粗糙等情况。
齿轮的失效形式有哪些
1.齿轮的失效形式有哪些 a齿面点蚀 b齿面磨损c齿面折断d齿面胶合e塑形变型 2.齿面胶合的失效机理如何避免齿面胶合的措施有哪些 齿面胶合是由于齿面未能有效地形成润滑油膜，导致齿面金属直接接触，并在随后的相对滑动中，相互粘连的金属沿着相对滑动方向相互撕扯而出现一条条划痕。措施：采用正变位齿轮，减小模数，降低齿高以减小滑动速度，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，采用抗胶合能力强的齿轮材料，在润滑油中加入抗胶合能力强的极压添加剂等3.齿面点蚀的机理如何 齿轮工作时，在循环接触应力，齿面摩擦力及润滑的反复作用下，在齿面或其他表层内会产生微小的裂纹。这些微裂纹继续扩展，相互连接，形成小片并脱落，在齿面上出现细碎的凹坑或麻点，从而造成痴齿面损伤，称为疲劳点蚀。 4.减小齿面磨损的措施有哪些 采用闭式齿轮传动，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，注意保持润滑油清洁等。 5.如何提高齿轮的抗折断能力 a采用正变位齿轮，增大齿根的强度 b使齿根过渡曲线更为平缓及消除加工刀痕,减小齿根应力集中 c增大轴及支承的刚件，使齿轮接触线的受载较为均匀 d采用合适的热处理方法，使齿芯材料具有足够的韧性 e采用喷丸，滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。
6.齿轮常用的材料及热处理方法有哪些 锻钢，铸铁，非金属材料。调制，淬火，渗碳，渗氮 7.软齿面闭式齿轮传动的设计模式如何 通常保证接齿面触疲劳强度为主。 8硬齿面闭式齿轮传动的设计模式如何 通常保证齿根弯曲疲劳强度为主。 9.开式齿轮传动的设计模式如何 根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算 10.对齿轮性能的基本要求是什么 齿面要硬，齿芯要韧 11.为了降低载荷沿接触线分布不均匀得程度，可以用怎么样的办法可以采用增大轴，轴承及支座的刚度，对称地配置轴承，以及适当地限制齿轮的宽度，同时应尽可能避免齿轮作悬臂布置。 12.斜齿轮的螺旋角通常取多少 8°-20° 13.人字齿的螺旋角一般是多少 15°-40 蜗杆 1.蜗杆传动的优缺点 优点：传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪声小。 缺点：传动效率低，蜗轮齿圈用青铜制造，成本高。
齿轮的失效形式有哪些
1.齿轮的失效形式有哪些？ a齿面点蚀b齿面磨损c齿面折断d齿面胶合e塑形变型 2.齿面胶合的失效机理如何？避免齿面胶合的措施有哪些？ 齿面胶合是由于齿面未能有效地形成润滑油膜，导致齿面金属直接接触，并在随后的相对滑动中，相互粘连的金属沿着相对滑动方向相互撕扯而出现一条条划痕。措施：采用正变位齿轮，减小模数，降低齿高以减小滑动速度，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，采用抗胶合能力强的齿轮材料，在润滑油中加入抗胶合能力强的极压添加剂等3.齿面点蚀的机理如何？ 齿轮工作时，在循环接触应力，齿面摩擦力及润滑的反复作用下，在齿面或其他表层内会产生微小的裂纹。这些微裂纹继续扩展，相互连接，形成小片并脱落，在齿面上出现细碎的凹坑或麻点，从而造成痴齿面损伤，称为疲劳点蚀。 4.减小齿面磨损的措施有哪些？ 采用闭式齿轮传动，提高齿面硬度，降低齿面粗糙度值，注意保持润滑油清洁等。 5.如何提高齿轮的抗折断能力？ a采用正变位齿轮，增大齿根的强度 b使齿根过渡曲线更为平缓及消除加工刀痕,减小齿根应力集中 c增大轴及支承的刚件，使齿轮接触线的受载较为均匀 d采用合适的热处理方法，使齿芯材料具有足够的韧性 e采用喷丸，滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。
6.齿轮常用的材料及热处理方法有哪些？ 锻钢，铸铁，非金属材料。调制，淬火，渗碳，渗氮 7.软齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？ 通常保证接齿面触疲劳强度为主。 8硬齿面闭式齿轮传动的设计模式如何？ 通常保证齿根弯曲疲劳强度为主。 9.开式齿轮传动的设计模式如何？ 根据保证齿面抗磨损及齿根抗折断能力两准则进行计算 10.对齿轮性能的基本要求是什么？ 齿面要硬，齿芯要韧 11.为了降低载荷沿接触线分布不均匀得程度，可以用怎么样的办法？ 可以采用增大轴，轴承及支座的刚度，对称地配置轴承，以及适当地限制齿轮的宽度，同时应尽可能避免齿轮作悬臂布置。 12.斜齿轮的螺旋角通常取多少？ 8°-20° 13.人字齿的螺旋角一般是多少？ 15°-40 蜗杆 1.蜗杆传动的优缺点？ 优点：传动比大，结构紧凑，传动平稳，噪声小。
齿轮基础题库和答案
叮叮小文库 1 习题与参考答案 、单项选择题（从给出的 A 、B 、C D 中选一个答案） 般开式齿轮传动的主要失效形式是 B. 齿面疲劳点蚀 A. 齿坯加工T 淬火T 磨齿T 滚齿 B. 齿坯加工T 淬火T 滚齿T 磨齿 C. 齿坯加工T 滚齿T 渗碳淬火T 磨齿 D. 齿坯加工T 滚齿T 磨齿T 淬火 A. (T H1 >b H2 B. T H1 VT H2 C. T H1 = T H2 D. T H1 W T H2 对于硬度w 350HBS 的闭式齿轮传动，设计时一般 A 。 A. 先按接触强度计算 B.先按弯曲强度计算 C.齿面磨损或轮齿疲劳折断 D.轮齿塑性变形 高速重载齿轮传动，当润滑不良时，最可能出现的失效形式是 A.齿面胶合 B.齿面疲劳点蚀 C.齿面磨损 D.轮齿疲劳折断 45钢齿轮，经调质处理后其硬度值约为 A. 45 ?50 HRC C. 160 ?180 HBS B. 220 ?270 HBS D. 320 ?350 HBS 齿面硬度为56?62HRC 的合金钢齿轮的加工工艺过程为 齿轮采用渗碳淬火的热处理方法，则齿轮材料只可能是 A. 45 钢 B. ZG340-640 10 C. 20Cr D. 20CrM nTi 齿轮传动中齿面的非扩展性点蚀一般出现在 A ?跑合阶段 C.剧烈磨损阶段 对于开式齿轮传动，在工程设计中，一般 按接触强度设计齿轮尺寸，再校核弯曲强度 按弯曲强度设计齿轮尺寸，再校核接触强度 只需按接触强度设计 D.只需按弯曲强度设 A. B. C. B.稳定性磨损阶段 D.齿面磨料磨损阶段 一对标准直齿圆柱齿轮，若 Z 1=18 , Z 2=72，则这对齿轮的弯曲应力 A 。 C. T F1= T F2 D. T F1
齿轮常见失效形式及其解决方法
齿轮失效分析与解决方法 摘要通过对齿轮失效形式的分析，找出相应解决方法，提高机械传动齿轮质量,延长机械设备的使用寿命。分析研究失效形式有助于建立齿轮设计的准则，提出防止和减轻失效的措施。 关键词失效；轮齿折断；齿面点蚀；齿面胶合；齿面磨损；齿面塑性变形 齿轮是现代机械中应用最广泛的重要基础零件之一。齿轮类型很多，有直齿轮、斜齿轮、人字齿等，齿面硬度有软齿面和硬齿面，齿轮转速有高有低，传动装置有开式装置和闭式装置，载荷有轻重之分，因此影响因素很多，所以实际应用中会出现各种不同的失效形式。齿轮的失效主要发生在轮齿部分，其常见失效形式有：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合和齿面塑性变形五种。 1 轮齿折断 轮齿折断有多种形式，在正常情况下，有以下两种：1）过载折断。因短时过载或冲击载荷而产生的折断。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。齿轮在工作过程中，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断轮齿。齿面较小的直齿轮常发生全齿折断，齿面较大的直齿轮，因制造装配误差易产生载荷偏置一端，导致局部折断；斜齿轮和人字齿齿轮，由于接触线倾斜，一般是局部齿折断。 为了提高齿轮的抗折断能力，除设计时满足强度条件外，还可采取下列措施：①采用高强度钢；②采用合适的热处理方式增强轮齿齿芯的韧性；③增大齿根过度圆角半径，消除齿根加工刀痕，齿根处强化处理；④加大齿轮模数；⑤采用正变位齿轮。 为避免轮齿折断，设计时要进行轮齿弯曲疲劳强度计算和静弯曲强度计算。 齿面磨损有磨粒磨损和跑合磨损两种。 在齿轮传动中，随着工作环境的不同，齿面间存在多种形式的磨损情况。当齿面间落入铁屑、砂粒、非金属物等磨粒性物质或粗糙齿面的摩擦时，都会发生磨粒磨损。齿面磨损后，引起齿廓变形，产生振动、冲击和噪声，磨损严重时，由于齿厚过薄而可能发生轮齿折断。磨粒磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。 新的齿轮副，由于加工后表面具有一定的粗糙度，受载时实际上只有部分峰顶接触。接触处压强很高，因而在开始运转期间，磨损速度和磨损量都较大，磨损到一定程度后，摩擦面渐渐光洁，压强减小、磨损速度缓和，这种磨损成为跑合。人们有意的使新齿轮副在轻载下进行跑合，为随后的正常磨损创造条件。但应注意，跑合结束后，必须清洗和更换润滑油。 提高抗磨粒磨损能力的措施：①改善密封条件（采用闭式传动代替开式传动或加防护装置）；②提高齿面硬度；③改善润滑条件、在润滑油中加入减摩添加剂、保持润滑油的清洁。 3 齿面点蚀 由于齿面接触应力是按脉动循环变化的（其工作表面上任一点产生的接触应力系由零增加到一最大值），应力经多次反复后，轮齿表层下一定深度产生裂纹，裂纹逐渐发展扩大导致轮齿表面出现疲劳裂纹，疲劳裂纹扩展的结果是使齿面金属脱落而形成麻点状凹坑，这种现象就称为齿面疲劳点蚀。发生点蚀后，齿廓形状遭破坏，传动的平稳性受影响并产生振动与噪声，以至于齿轮不能正常工作而使传动失效。实践表明，疲劳点蚀首先出现在齿面节线附近的齿根部分，这是因为节线附近齿面相对滑动速度小，油膜不宜形成，摩擦力较大，
齿轮失效主要形式 齿轮 材料
齿轮的失效形式 齿轮失效的主要形式有断齿、磨损、点蚀、胶合。 断齿：是在齿轮传动中由于各种以外原因，一个或多个轮齿折断使齿轮失效； 磨损：齿轮传动过程中，齿面上的相对滑动会引起磨损； 点蚀：齿轮传动过程中，齿轮接触面上各点的接触应力呈脉动循环变化，经过一段时间后，会由于接触面上金属的疲劳而形成细小的疲劳裂纹，裂纹的扩展造成金属剥落，形成点蚀； 胶合：当齿轮在高速、大载荷或润滑失效的情况下，两齿面直接接触形成局部高温，接触区出现较大面积粘连现象，为胶合。 合理润滑可以明显延缓或防止齿轮的失效。]7e D@l K4O ⑴闭式传动闭式传动的主要失效形式为齿面点蚀和轮齿的弯曲疲劳折断。当采用软齿面（齿面硬度≤350HBS）时，其齿面接触疲劳强度相对较低。因此，一般应首先按齿面接触疲劳强度条件，计算齿轮的分度圆直径及其主要几何参数（如中心距、齿宽等），然后再对其轮齿的抗弯曲疲劳强度进行校核。当采用硬齿面（齿面硬度＞350HBS）时，则一般应首先按齿轮的抗弯曲疲劳强度条件，确定齿轮的模数及其主要几何参数，然后再校核其齿面接触疲劳强 度。 7W J X f1y&e r ⑵开式传动开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯 曲疲劳折断。由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常
只对其进行抗弯曲疲劳强度计算，并采用适当加大模数的方法来考虑磨粒磨损的影响。 齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式又多种多样，较为常见的是下面叙述的五种失效形式。齿轮的其它部分（如齿圈、轮辐、轮毂等），除了对齿轮的质量大小需加严格限制外，通常只需按经验设计，所定的尺寸对强度及刚度均较富裕，实践中也极少失效。/q@B~)A X 轮齿折断轮齿折断有多种形式，在正常情况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为在轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。此外，在轮齿受到突然过载时，也可能出现过载折断或剪断；在轮齿受到严重磨损后齿厚过分减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断。 齿面磨损在斜齿圆柱齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线（参看图例），轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。若制造或安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即使是直齿圆柱齿轮，也会发生局部折断。为了提高齿轮的抗折断能力，可采取下列措施：1）用增加齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中；2）增大轴及支承的刚性，使轮齿接触线上受载较为均匀；3）采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。
齿轮的失效形式和齿轮材料选择
9.6 齿轮的失效形式和齿轮材料选择 9.6.1 轮齿的失效形式 齿轮传动是由轮齿来传递运动和动力的，在齿轮传动过程中，因轮齿发生折断、齿面报坏娜现象·使齿轮失去了正常的工作能力，这种现象称为齿轮的失效。常见齿轮的失效形式有以下五种: 轮齿折断 轮齿折断常在齿根部发生(图9.6-1)。因为轮齿受载时，齿根部受到的弯曲应力最大。 图9.6-1 轮齿折断 轮齿折断的原因有两种:一种是轮齿短时，过载或受过大的冲击载荷致使轮齿折断，这种折断称为过载折断。另一种是轮齿在交变应力的反复作用下,在轮齿根部产生疲劳裂纹，随着重复次数的增加，裂纹不断扩展，直至轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。 轮齿折断是开式齿轮传动和硬齿面闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。轮齿折断常常是突然现象，不仅使机器不能正常运作，甚至还会造成重大事故，因此应特别注意。 防止轮齿折断的措施如下: A适当增加齿根部位过渡圆角，减小齿根处的应力集中。
B选择适当的模数和齿宽，保证轮齿的强度。 C采用合适的材料和齿面强化措施（如喷丸)。 D提高齿面加工精度。 齿面点蚀 轮齿点蚀多发生在靠近节线的齿根表面处(图9.6-2)。轮齿在传递动力时，由于齿面的弹性变形，形成微小的接触面积，在其表面产生很大的接触应力，轮齿在变化的接触应力反复作用下，当应力值超过材料的接触疲劳极限时，轮齿表 面会产生细微的疲劳裂纹，裂纹逐渐扩展致使齿面表层的小块金属剥落，形成齿面麻点（或麻坑），这种现象称为渡劳点蚀（简称点蚀)。 图9.6-2 齿面点蚀 齿面点蚀是润滑良好的闭式齿轮传动中轮齿失效的主要形式之一。 在开式齿轮传动中，由于齿面磨损较快，点蚀还来不及出现或扩散，即被磨掉，因此一般不出现点蚀现象。 点蚀使轮齿工作表面损坏，造成传动不平稳和产生噪声，轮齿啮合情况逐渐恶化而报废。为防止齿面发生点蚀，可采用提高齿面硬度，降低表面粗糙度值和增大润滑油黏度等措施。 齿面磨损 齿面磨损产生的原因: