齿轮失效分析研究
齿轮传动的失效分析)
一般来说，齿轮传动的失效主要发生在轮齿上。
轮齿部分的失效形式分为两大类：轮齿折断，齿面失效。
1. 轮齿折断折断失效通常有轮齿的弯曲疲劳折断、过载折断和随机折断。
•疲劳折断：工作时轮齿反复受载，使得齿根处产生疲劳裂纹，并逐步扩展以至轮齿折断的失效。
疲劳裂纹多起源于齿根受拉的一侧。
•过载折断：齿轮受到突然过载，或经严重磨损后齿厚减薄时，轮齿会发生过载折断。
•随机折断：通常是指由于轮齿缺陷、点蚀或其它应力集中源在轮齿某部位形成过高应力集中而引起轮齿折断。
断裂部位随缺陷或过高有害残余应力的位置而定，与齿根圆角半径无关。
•轮齿折断的形式有整体折断和局部折断。
整体折断多发生于直齿轮，局部折断多发生于斜齿和人字齿轮，齿宽较大的直齿轮和由于安装、制造因素使得局部受载过大的直齿轮，也可能发生局部折断。
疲劳折断的断口较光滑，过载折断的断口则较粗糙。
•增大齿根过渡圆角半径，减小齿面粗糙度，对齿根进行喷丸或碾压强化处理消除该处的加工刀痕，选用韧性较好的材料，采用合理的变位等，均有助于提高轮齿的抗折断能力。
•通常，轮齿疲劳折断是闭式硬齿面齿轮传动的主要失效形式。
2. 齿面失效齿面失效常见的失效形式有：点蚀、胶合、齿面磨损和齿面塑性变形。
(1) 点蚀齿轮在啮合过程中，相互接触的齿面受到周期性变化的接触应力的作用。
若齿面接触应力超出材料的接触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿面会产生细微的疲劳裂纹；封闭在裂纹中的润滑油的挤压作用使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点，这种疲劳磨损现象，齿轮传动中称为点蚀（图9.3-13）。
节线靠近齿根的部位最先产生点蚀。
润滑油的粘度对点蚀的扩展影响很大，点蚀将影响传动的平稳性并产生冲击、振动和噪音，引起传动失效。
•点蚀又分为收敛性点蚀和扩展性点蚀。
收敛性点蚀指新齿轮在短期工作后出现点蚀痕迹，继续工作后不再发展或反而消失的点蚀现象。
收敛性点蚀只发生在软齿面上，一般对齿轮工作影响不大。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略简介：机械传动齿轮是机械传动中最常用的部件之一。
它能够将动力从一个部件传递到另一个部件，提供准确、可靠的转速和扭矩转换。
然而，随着运行时间的增长，齿轮会发生磨损、断裂等问题，甚至会导致传动系统失效。
本文将分析机械传动齿轮失效的原因，并提出相应的应对策略。
一、齿轮失效原因（一）磨损在机械传动中，齿轮是直接接触的部件。
长时间使用后，会产生磨损现象，使齿轮失去表面光滑度，从而导致传递扭矩的能力下降，甚至失效。
另外，润滑不良、工作环境恶劣等因素也会加速齿轮磨损的过程。
例如，在没有黄油的情况下，齿轮磨损将更加严重。
（二）齿轮断裂齿轮断裂是指齿轮在运行过程中出现裂纹或破裂，导致传动系统失效。
齿轮断裂的原因可能是材料质量问题、设计问题、制造过程问题等。
如果齿轮的强度和韧性不足，它们容易断裂。
此外，过度负载和振动也会导致齿轮断裂。
（三）腐蚀腐蚀是由介质（如氧气、水、氯化物等）侵蚀导致的齿轮失效。
齿轮被腐蚀后，表面会产生锈斑、氧化层等，从而降低其防锈性能和强度。
对于工作环境中包含腐蚀性介质的传动系统，应采取特殊材料或涂层来保护齿轮。
（四）安装问题齿轮的安装过程非常重要。
如果安装不当，可能导致齿轮错位、偏心、轴与孔的相位差、轴的弯曲或变形等问题。
这些问题会导致齿轮失效或降低传动效率。
因此，正确的安装与对齐是避免齿轮失效的关键因素之一。
二、齿轮失效的应对策略（一）制定维护计划对于机械传动中的齿轮，备份计划是必不可少的。
应定期检查齿轮状态，如磨损、断裂等，及时进行润滑、更换和维修。
制订完善的维护计划能够减少齿轮失效，延长设备使用寿命。
（二）选用合适的材料齿轮的材料和强度与意外磨损和断裂息息相关。
开发并使用高品质和高强度的合金材料，可提高齿轮的寿命以及防止齿轮失效。
（三）加强润滑润滑在防止齿轮失效中发挥重要作用。
正确使用黄油，以保持齿轮表面光滑和防止磨损。
此外，污染和过热的润滑剂也是齿轮失效的根本原因之一。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题是机械设备运行过程中常见的故障，如果不及时解决，将会导
致机械设备的停止运行和生产中断。
进行齿轮失效问题的分析和应对策略十分重要。
齿轮失效问题的常见原因包括：
1. 齿轮负荷过大：长时间运行或者超负荷工作会导致齿轮磨损加剧，从而出现齿轮
失效问题。
2. 润滑不良：如果齿轮没有得到足够的润滑，会导致齿轮磨损加剧，进而失效。
3. 齿轮设计问题：齿轮的设计是否合理，齿轮的材质是否适用，齿轮的尺寸是否合
适等都会影响齿轮的使用寿命和失效情况。
4. 齿轮制造质量问题：齿轮的制造工艺和质量问题也会导致齿轮的失效。
应对这些问题，可以采取以下策略：
1. 加强润滑：确保齿轮得到足够的润滑，可以采取定期更换润滑油，增加油脂的用
量等方法，使齿轮在运行时摩擦减小，从而延长齿轮的使用寿命。
2. 提高齿轮的质量：在齿轮的设计和制造过程中，要高度重视齿轮的质量，选择合
适的材料，制定合理的工艺，做好齿轮的检验和质量控制工作，以确保齿轮的质量。
3. 加强齿轮的检查和维护：定期对齿轮进行检查，及时发现问题，采取有效的维护
措施，延长齿轮的寿命。
及时更换磨损严重的齿轮，修复齿轮表面的损坏等。
4. 增加齿轮的寿命：在齿轮的使用过程中，可以采取一些延长齿轮寿命的方法，改
变齿轮的工作条件，减少齿轮的负荷，加强齿轮的冷却等。
要解决齿轮失效问题，需要分析具体原因，并采取相应的应对策略。
通过加强润滑、
提高齿轮质量、加强检查和维护以及延长齿轮寿命等措施，可以有效地解决齿轮失效问题，保障机械设备的正常运行。
工程机械变速箱齿轮断齿失效分析
工程机械变速箱齿轮断齿失效分析目录一、内容简述 (2)1. 内容概要 (2)2. 研究背景与意义 (3)3. 国内外研究现状 (4)二、失效齿轮基本状况及影响因素分析 (6)1. 失效齿轮概况 (7)2. 影响齿轮断齿的因素 (8)三、变速箱齿轮断齿失效形式与特点 (9)1. 断齿失效形式 (10)2. 断齿失效特点 (11)四、变速箱齿轮断齿失效原因分析及机理研究 (12)1. 齿轮材料与设计因素 (13)2. 制造工艺与质量控制 (15)3. 齿轮受力与疲劳损伤机理 (16)4. 环境因素与运行管理 (17)五、预防与减少变速箱齿轮断齿失效的措施与建议 (18)1. 优化设计与选材 (20)2. 加强制造工艺与质量控制 (21)3. 加强运行管理与维护 (22)4. 改善运行环境 (23)六、案例分析 (24)1. 案例一 (25)2. 案例二 (26)3. 案例分析总结 (28)七、研究展望与总结 (29)1. 研究展望 (30)2. 研究总结 (31)一、内容简述本文档旨在对工程机械变速箱齿轮断齿失效现象进行深入分析，以期为工程机械设计、制造、维修和使用提供有益的参考。
通过对齿轮断齿失效原因的探讨，我们可以更好地了解齿轮在工程机械中的重要作用，以及如何通过改进设计、选用合适的材料和实施有效的维护措施来提高齿轮的使用寿命和性能。
本文档首先介绍了齿轮断齿失效的基本概念和分类，然后详细阐述了齿轮断齿失效的主要原因，包括齿轮材料、制造工艺、润滑条件等方面的因素。
我们将对这些原因进行具体分析，并提出相应的解决措施。
本文档还对齿轮断齿失效的检测方法和评价标准进行了介绍，以便工程师在实际工作中能够准确地判断齿轮的失效情况，并采取有效的预防和修复措施。
1. 内容概要本报告旨在对工程机械变速箱齿轮的断齿失效进行深入分析，以提高齿轮系统的可靠性与寿命。
将介绍齿轮断齿失效的基本概念、特点及可能的原因。
将对齿轮材料、制造工艺、设计参数、载荷状况等可能影响齿轮断齿的因素进行详细探讨。
齿轮失效分析研究
高及 寿 命 长 的优 点 ， 被 广泛 应 用 于 各种 工 业部 门 ， 因而 圆
一
齿面疲劳 ， 包括点蚀、 初期点蚀 、 剥落、 表层压碎等； ③齿面
塑性 变 形 ， 包括压痕、 轮 齿 锤 击塑 变 、 呈 波 纹折 皱 等 ； （ 轮 齿 折 断及 裂纹 等。 引起 齿轮 的失 效 的 因素 有许 多种 ， 可 以从 以下几 个 方 面 来 分析 ： 设计 因 素 ： 设 计 品 质 对 产 品 的 品质 有 着 决 定 性 的作 用 。某 雷 达产 品 的 天线俯 仰 机构 中 ， 小 齿轮 与轴 通过键 联 结， 由 电机 带 动与 大齿 轮 啮合 ， 从 而完 成 丝杆 的伸 缩运 动 。 由于 设计 时小 齿 轮键 槽开 在 齿根 方 向 ，齿 根部 强 度 薄 弱 ， 在 受到 短 时过 载 的 冲载荷作 用 时 ， 轮齿 承 受 的应 力超 过其 极 限应 力 ， 从而 导致 轮齿 过载 折 断。 找 出原 因后 ， 经过 重 新 设计计 算 ， 用 轴齿 轮代 替原 来 的小齿 轮 ， 取消键 联 结 方式 ， 保 证 了齿根 部 的结 构强度 要 求。 材 质 因素 ： 齿 轮 的材 料应 根据 其 用途 及工 作 条件 来选 择： 速度 较 高 的齿 轮传 动 ， 齿 面 易产生 点蚀 ， 应 选 用 高硬度 材料 ： 有 冲击载 荷 的齿 轮传 动 ， 轮 齿 易折 断 ， 应 选 用韧 性较 好 的材 料 ： 低速 重 载 的齿 轮传 动 ， 轮齿 既 易折 断又 易磨 损 ，
齿轮 失效分析研究
陶烨 （ 安徽博微长安电 子 有限 公司）
摘要 ： 系统 地 分析 齿 轮 失 效 的 各种 因 素 ， 结合故障树 ， 以 轮 齿 折 小 齿 轮 轴 线和 大 齿 轮轴 线 之 间 的平 行 度误 差超 出误 差 范
齿轮常见失效原因及维修办法
在机械设备的传动部分，齿轮通常是作为一种变速传动零部件。
因此在我国的机械设备中，齿轮是一种不可替代的传动零部件。
伴随着现阶段我国机械设备对于齿轮的应用范围越来越大，齿轮制作以及发展也是非常的迅速。
但是在实际的设备运行过程中，齿轮往往会由于一系列的原因出现失效问题。
根据相关部门的统计，机械设备的故障中有近一半是由于齿轮失效造成的。
基于上述的情况，我们要对齿轮失效的原因给予详细的分析和处理，选择最优化的维修方法进行齿轮失效维修，保障机械设备的正常运行。
1 、机械设备中的齿轮失效主要原因关于机械设备中的齿轮失效主要原因的阐述以及分析，文章主要从三个方面进行分析以及阐述。
第一个方面是齿轮折断造成的齿轮失效。
第二个方面是齿轮齿面出现损坏造成的齿轮失效。
第三个方面是其他问题造成的齿面失效。
下面进行详细的论述以及分析。
1.1 齿轮折断造成的齿轮失效在实际的应用过程中，齿轮失效中的齿轮折断根据不同的齿轮形式有不同的折断原因。
全齿轮折断通常情况下出现在直齿轮的轮齿处；局部齿轮折断通常出现在斜齿轮以及锥齿轮的轮齿处。
下面作具体的分析。
1.1.1 在齿轮运行过程中会因为过载出现齿轮折断由于过载导致的齿轮折断，在齿轮的折断区域会出现放射状放射区域或者是人字的放射区域。
在通常情况下齿面断裂的放射方向和断裂的方向是平行的。
断面放射中心就是贝壳纹裂的断面断口。
齿轮出现过载折断的主要原因是齿轮在较短的时间内承载的外界压力远远大于齿轮本身的最大压力，过大的压力造成了齿轮强度变低，出现折断的问题。
同时导致齿轮出现折断的原因还有很多，例如齿轮的加工精度不符合要求；齿轮的齿面表面太粗糙和齿轮的加工材质本身存在缺陷等。
1.1.2 在齿轮运行过程中会因为疲劳出现齿轮折断齿轮因为疲劳出现的折断，齿轮断口有三个区域。
第一个区域是断裂源区；第二个区域是疲劳扩展区域；第三个区域是瞬间折断区域。
齿轮出现疲劳折断主要是因为齿轮在一个区域多次承受外界压力，特别是弯曲压力，这样会导致齿轮在齿根处出现变形，一旦外界受力超出了齿轮的齿面疲劳极限，就会发生齿轮折断。
齿轮传动失效分析及预防
经验交流现代农村科技2019年第9期齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式，它具有传动平稳、传动比准确、承载能力强、工作效率高、结构紧凑等优点。
但齿轮在传动过程中也会出现传动失效的问题，且失效形式是多种多样的。
齿轮齿圈、轮辐、轮毂部分的结构尺寸通常是经验设计的，其强度和刚度较为富裕，因此在传动中极少失效。
齿轮传动的主要失效部位为轮齿，根据轮齿失效部位的不同分为齿体失效和齿面失效。
1轮齿折断轮齿折断的类型有两种：疲劳折断和过载折断。
疲劳折断是由于轮齿受重复弯曲应力作用，当弯曲应力超过材料疲惫极限时，在轮齿齿根受拉一侧就会产生疲劳裂纹，在齿根应力集中处，裂纹加速扩展，直至轮齿折断。
过载折断是由于轮齿受短时意外严重过载或冲击时，齿轮材料较脆时，轮齿突然折断。
轮齿折断常发生在闭式硬齿面及开式齿轮传动中轮齿受拉应力一侧的齿根部位。
对于齿宽较小的直齿轮常发生全齿折断，对于齿宽较大的直齿轮、斜齿轮常发生部分齿折断。
防止轮齿折断，提高抗断齿能力的措施：当分度圆直径为定值时，减小齿轮齿数并增大齿轮模数，以便增大齿根齿厚，进而提高齿根弯曲疲劳强度；采用正变位的方法加工齿轮，以提高齿根抗弯强度；提高齿面硬度，进而提高齿面接触疲劳强度；增大齿根处圆角半径，以减小应力集中；提高加工精度，降低表面粗糙度，减少加工损伤，避免应力集中；提高轮齿精度和齿轮支撑刚度，进而改善轮齿载荷分布；对齿轮齿根进行强化处理；对齿轮齿芯进行热处理，提高其韧性。
2齿面点蚀齿面点蚀是由于齿面受到脉动循环接触应力作用，当接触应力超过材料的接触疲劳极限时，就会产生细微裂纹，这时润滑油进入裂缝，形成高压封闭油腔，润滑油的楔挤作用使裂纹扩展，直至齿面材料点状剥落。
齿面点蚀常发生在闭式软齿面齿轮靠近节线的齿根面上。
之所以靠近节线是由于齿轮传动重合度小于2，节线处一般只有一对齿啮合，接触应力较大；同时由于节线处做纯滚动，靠近节线附近滑动速度小，油膜不易形成，摩擦力大，易产生裂纹。
分析齿轮常见失效及其维修
分析齿轮常见失效及其维修【摘要】齿轮是机械设备中不可缺少的原件，在机械设备运行的过程中，齿轮常常会出现失效的现象。
笔者通过本文对齿轮失效的原因进行了分析，并根据不同的原因提出了该如何对齿轮进行维修，降低齿轮失效发生的概率，增加企业效益。
【关键词】机械设备；齿轮；失效；维修0.引言齿轮是在机械设备中一种变速传动部件，机械设备不可缺少的部件。
齿轮在运转过程中会出现失效现象，造成设备不能正常运行。
在现代的机械设备中，齿轮的作用越来越大，据不完全统计，齿轮失效占各种机械故障的60%以上。
因此，为了保证机械设备的正常运行，我们要对齿轮的失效原因进行分析，找到正确的维修办法，保证机器的正常运行。
1.齿轮失效的原因1.1齿轮折断轮齿折断的方式有三种，他们分别是过载折断、疲劳折断和随机折断，一般情况下直齿轮轮齿的折断是全齿轮折断，而斜齿轮和锥齿轮轮齿的折断则是局部折断。
1.1.1由于过载而折断一般在齿轮折断的时候，会在他的折断面出现放射状或类似人字的放射区，一般放射区的方向与断裂的方向大致平行，放射中心即贝壳纹疲的断口。
齿轮的过载折断主要是齿轮在短时间内承受的压力超过其本身所承受的的最大压力，超过一定的强度，造成齿轮的折断。
发生过载折断的原因还有很多，比如说齿轮精度过低、齿面过于粗糙、材质有缺陷等。
1.1.2由于疲劳而折断疲劳折断有自己独特的特点，其断口区可分为断裂源区、疲劳扩展区和瞬时折断区，轮齿疲劳的折断主要是由于一个齿轮承受多次重复的压力，尤其是受到弯曲的压力的时候，使得齿轮根部发生变形，超过了其承受的压力，造成齿轮的疲劳折断。
随着压力的不断增加，在齿轮断裂出的裂纹也会随之增大，在一定的程度下，会造成瞬时的折断。
1.1.3随机性折断齿轮轮齿的随机折断与齿轮的疲劳折断有一定的相似性，但是随机折断的断裂处的断口出与疲劳折断有着不同，它的截面存在过高残余应力的位置，轮齿的随机折断的原因一般不是受力作用产生的，而是由于轮齿材料的缺陷，点蚀以及剥落或其他应力在截面处产生的巨大压力，一次造成齿轮的随机折断。
齿轮失效分析实例
齿轮失效分析实例齿轮是传递运动和动力的一种机械零件。
齿轮的类型以及特点不仅可决定齿轮的运转特性，并且也决定了它是否会过早地失效。
齿轮失效的类型可划分为四种：(1)磨损失效，是指轮齿接触表面的材料损耗；(2)表面疲劳失效，是指接触表面或表面下应力超过材料疲劳极限所引起的材料失效。
进一步又可分为初始点蚀、毁坏性点蚀和剥落。
(3)塑性变形失效，是指在重载荷作用下表面金属屈服所造成的表面变形。
它又可进一步分为压塌和飞边变形、波纹变形和沟条变形。
(4)折断失效，是指整个轮齿或轮齿相当大的一部分发生断裂。
可以进一步分为疲劳折断、磨损折断、过载折断、淬火或磨削裂纹引起的折断等。
本章主要介绍变速箱齿轮及被动齿轮的失效分析实例，供读者参考。
变速箱齿轮失效分析1.45号钢齿坯裂纹分析45号钢齿坯，由φ80mm圆钢落料后直接粗车成外径为φ78mm的柱体形状。
其化学成分为：C：0.49％，Mn: 0.68％，Cr<0.2％。
热处理工艺过程：在X—45箱式电炉中加热，到温度(820℃)装炉，装炉量109只，保温时间为一小时(工件达到温度后计算时间)，工件用盐水冷却(冷却液不循环)，水温20~30℃。
回火温度为520~530℃(零件淬火后隔天回火)。
经车削后，发现零件内孔平面和内孔上有较多裂纹，如图1和2所示。
图1 OPI 图象说明：零件实物经SM-3R型渗透剂着色探伤后宏观形貌。
经肉眼与放大镜观察，在齿坯内孔平面与内孔中有距离大致相等的5~6处较长的裂纹，裂纹均由内孔之平面与孔交界处为起始分别向内孔壁与平面扩展；内孔平面上和内孔交界处加工纹路明显且尖锐。
图象说明：内孔平面试样作金相观察，有数条裂纹交叉分布，其内充满氧化皮夹杂。
其微观裂纹长度不等，分别为0.63mm,0.29mm,0.23mm及0.19等。
图2 OMI 200×2．汽车变速箱齿轮失效失效齿轮为载重汽车变速箱一挡齿轮，由渗碳钢制造，在进行台架试验时，未达到设计要求就发生断齿现象。
齿轮失效分析及修复
齿轮失效分析及修复齿轮失效分析、措施及修复了解齿轮失效形式，分析齿轮损坏的原因，提出防止齿轮过早失效的措施和齿轮失效后的堆焊修复的工艺方案，对提高齿轮使用年限有现实意义。
一、磨损失效磨损定义为齿轮接触表面材料的损耗，磨损程度可分为正常磨损和破坏性磨损；磨损机理可分为磨粒磨损、刮伤和腐蚀磨损。
理论上齿轮表面有一层连续的相当厚的润滑油膜，两个齿轮金属表面不发生直接接触；但在实际使用中，润滑油膜是不完整的、不连续的，尤其在重载荷和润滑不充分的情况下，齿轮表面的润滑膜仅仅是局部保存。
在显微镜下观察，齿轮表面有许许多多微小的凸出点，齿轮啮合时首先是这些微凸点接触，微凸点承受载荷时很容易把润滑油膜破坏掉，接着较硬的微凸点刻入较软材料中产生粘合，随着齿轮运转，这些粘合点被撕破而碾成磨料，导致了齿轮磨粒磨损。
除了齿轮副上述所产生的磨料，还有来自铸造齿轮箱的砂粒、氧化皮及润滑油里杂志、机加切屑，这些都可能成为磨料。
正常磨损，齿轮表面的微凸点渐渐被磨平，齿轮表面而成光滑貌，它不导致齿轮副失效。
正常磨损一般产生在载荷不大、润滑充分的场合。
破损性磨损常常发生在超载的情况下，齿面发生严峻磨损后，导致渐开线曲面齿廓变形，齿侧间隙增大，齿厚减薄，并将引起冲击和震动，使用寿命下降，末了齿轮传动宣告失效。
在磨粒磨损中，如果存在坚硬的磨料质点，就会在较软的齿面上沿着刮出划痕，发生刮伤磨损，刮伤磨损也进一步加重磨粒磨损的程度。
由于油质问题或使用环境潮湿原因，使得光滑油中含有水或酸，具有侵蚀性的光滑油容易使齿轮表面生锈，导致齿面磨损速度更快，这种情况下便是侵蚀磨损。
从上述可见，提高齿面粗糙度等级、清算外来杂质、对光滑油进行过滤是控制磨粒磨损的有用途径，在设计上进行强度核算确保齿轮不超载，这个是使齿轮不产生破损性磨损的条件。
二、接触疲劳失效接触疲劳也称齿面点蚀，齿轮传动时，节线处一带相互接触并构成紧缩状态，使得节线一带产生了压应力、拉应力和剪应力，齿面每一次接触这些应力感化其上，这些应力随着齿轮滚动有规律轮流地施加在不同的齿面上，对于每一个齿面，都承受脉冲式交变应力，在这个交变应力的循环感化下，节线处发生了疲劳微裂纹，小片金属逐步剥落，就产生了齿面点蚀。
机械传动齿轮失效形式分析
机械传动齿轮失效形式分析摘要：机械传动齿轮的正常运转是保证机械工作的必要条件，本文通过分析机械齿轮失效形式，探讨机械齿轮的失效原因，加深对于齿轮的失效原理的了解和认识。
关键词：煤矿机械；齿轮传动；失效形式0引言：工厂中所用到的机械齿轮模数相对较大，并且传动齿轮之间的咬合比较紧密，这也导致了齿轮上所承受的荷载比较高，对齿轮的材料性能也提出了比较高的要求。
因此，加深对于齿轮工作原理、失效形式的分析十分必要。
1、机械齿轮失效形式（一）磨损1、磨料性磨损：这种磨损形成的原因与机械齿轮的工作条件有关，在机器齿轮工作时，如果齿轮中混入了细小颗粒，并且没有得到及时的清除，长期滞留很容易造成齿轮表面出现磨损，一些金属颗粒的混入也会导致机械出现磨料型磨损。
2、干涉磨损：这种磨损主要是机械安装不当，齿轮搭配不合理或者是操作不当引起的，如果不能按照规定进行齿轮的操作，将会在齿轮不同部位产生的应力，应力分布不均很容易造成应力集中现象，根据应力集中现象的轻重不同，机械齿轮所受到的机械磨损状况也不相同。
3、腐蚀性磨损：顾名思义，腐蚀性磨损主要是齿轮在工作过程中与周围的工作环境或者是外部环境发生物理化学反应，导致齿轮金属腐蚀。
最常见的腐蚀因素是油脂、酸性溶液。
而这些物质恰恰是煤矿工正常运转经常出现的物质，因此，腐蚀性磨损是机械齿轮磨损的重要部分。
4、胶合：胶合主要是由于机器长时间使用，不能得到很好地维护修理，导致润滑油油膜破裂，两侧的齿轮直接接触，进而造成材料撕破，如果这种不利因素不能得到及时的处理，胶合带来的腐蚀还将进一步扩大化。
5、疲劳磨损：这种磨损在机械使用过程中不可避免，由于齿轮需要长时期保持高速旋转，材料本身的性能会逐渐弱化，当何在重复作用一段时间之后，材料的脆性增强，抗冲击能力下降，齿轮外轮廓会出现细小的片状裂痕，这种疲劳磨损也会使得所制备的零件外观粗糙，不能满足生产加工的需求。
6、烧伤：烧伤主要是有外界温度过高或者机器本身在运转过程中放出大量的热量形成的，烧伤会导致齿轮的形状发生改变，生产出的零件规格也逐渐改变。
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略
机械传动齿轮失效问题分析与应对策略机械传动齿轮在生产和制造过程中经常会出现失效问题。
这些问题可能由多种原因引起，如精度不足、损伤和磨损等。
为了确保机械系统的正常运行和延长齿轮寿命，必须及时识别和处理齿轮失效问题。
本文将从问题原因、分类、预防和修复策略等方面进行分析和探讨。
一、机械传动齿轮失效原因1. 精度不足传动装置的精度不足是齿轮失效的主要原因之一。
精度不足包括损失、发生误差、掉齿、压力角等方面的因素。
当齿轮的几何形状和尺寸不符合设计要求时，传动效率会降低，相应地也会导致齿面磨损和失效。
2. 损伤齿轮机械系统在使用过程中，往往受到振动、冲击以及过载的作用。
这些因素对齿轮系统造成损伤是不可避免的。
当机械系统中齿轮遭受损伤时，就可能会造成齿面基本性能的改变和齿面断裂。
3. 磨损机械系统中各个装配部件之间会发生摩擦，在齿距角和压力角的作用下，齿轮表面会发生磨损。
当齿面磨损超过设计限值时，齿面表面会变得凹凸不平，齿根和齿顶之间的距离会减小，导致齿轮失效。
根据失效特点和构造形式，齿轮失效可以分为以下几种类型：1. 压力面掉齿当齿轮传动过程中，应力超过了材料的承载极限时，会导致齿轮齿面发生严重损伤，从而使齿轮齿面掉齿。
一旦出现压力面掉齿，就会导致齿轮系统失效。
2. 齿面疲劳过载和撞击也会导致齿轮疲劳失效。
疲劳是指金属材料在作用周期后，发生微动摩擦，导致表面裂纹和疲劳裂纹，最终导致齿面开裂和脱落。
3. 齿轮脱落如果齿轮装配不当、材料不合格，或齿轮之间的间隙超过了设计限制，则会导致齿轮脱落。
齿轮脱落通常是由于设计和制造过程中的错误或疏忽所导致的。
4. 渐进性损坏随着齿轮使用次数增加，齿面表面磨损会逐渐增加，从而导致齿形变形和齿距角偏差。
这些渐进性损坏因素会导致齿轮的承载能力降低，最终导致齿轮失效。
1. 加强质量监管齿轮失效是由钢材、热处理、齿轮加工等多种因素引起的。
因此，在生产和制造过程中，需要坚持全过程质量控制，从材料、工艺、设备、检测等方面严格控制每个环节。
汽车差速器行星齿轮失效分析
汽车差速器行星齿轮失效分析冯亚磊1,罗龙飞2(1.河南农业职业学院,郑州451400;2.河南机电职业学院,郑州451191)摘㊀要:汽车行星齿轮是传动系统的核心部件之一,其失效对汽车性能和安全产生极大影响㊂该研究通过实验测试和分析,对行星齿轮失效机理进行了研究㊂实验表明,行星齿轮的失效主要包括齿顶接触疲劳和齿面磨损,其中前者是主要失效模式㊂结果表明,行星齿轮的扭矩和转速对失效模式和失效寿命有着重要影响,同时,采用高强度材料和改进设计可以有效提高行星齿轮的寿命㊂该研究为汽车传动系统的设计和优化提供了重要的理论支撑和实验数据㊂关键词:行星齿轮;断口;失效分析;接触疲劳中图分类号:TG115.5㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Bdoi :10.14031/ki.njwx.2024.01.008Analysis of Failure of Planetary Gears in Automotive DifferentialFENG Yalei 1,LUO Longfei 2(1.Henan Vocational College of Agriculture,Zhengzhou 451450,China;2.Henan Mechnical and Eectrical Vocational College,Zhengzhou 451191,China)Abstract :Planetary gears in automobiles are one of the core components of the transmission system,and their failure has a significant impact on the performance and safety of automobiles.This study investigates the failure mechanism of plane-tary gears through experimental testing and numerical simulation analysis.The numerical simulation results show that the torque and speed of the planetary gears have an important influence on the failure mode and service life.At the sametime,the use of high -strength materials and improved design can effectively increase the life of planetary gears.Keywords :planetary gear;fracture surface;failure analysis;contact fatigue作者简介:冯亚磊(1984 ),男,河南临颍人,硕士,讲师,研究方向为汽车检测诊断与维修㊂0㊀引言本研究旨在研究汽车行星齿轮的失效机理,并提出相应的优化设计,以提高行星齿轮的寿命和稳定性,从而提高汽车的性能和安全性㊂在实际应用中,齿轮失效问题仍时有发生㊂因此,行星齿轮失效分析研究是十分必要和重要的㊂根据以往的研究和实验结果,行星齿轮失效主要表现为齿面疲劳㊁齿根疲劳和齿面剥落等不同模式㊂其中齿面疲劳是最为普遍的失效形式,占据失效模式中的55%~60%㊂目前,行星齿轮接触疲劳研究已经得到了广泛的关注㊂研究人员通过实验和数值模拟,对行星齿轮的接触疲劳寿命㊁接触应力分布等进行了深入的研究㊂同时,随着材料力学性能的不断提高和新的热处理方法的推出,使行星齿轮的性能得到了极大的提升㊂因此,进行行星齿轮接触疲劳研究不仅有助于提高齿轮的可靠性和寿命,还可以为其他行星齿轮类似传动机构的研究提供有价值的参考㊂实验测试和分析是本研究的主要研究方法㊂通过实验测试,发现行星齿轮的失效主要包括齿顶接触疲劳和齿面磨损,其中齿顶接触疲劳是主要失效模式㊂这证明了行星齿轮的设计和制造中应当特别注意齿顶接触问题,以保证其寿命和使用性能[1]㊂1㊀汽车差速器系统概述1.1㊀汽车差速器的结构与作用差速器是一种用于汽车传动系统的机械装置,主要作用是使发动机驱动的车轮能够自由旋转,从而克服车辆行驶时路面的阻力和转弯时内外车轮的不同转动速度,从而确保行驶的安全和稳定㊂汽车差速器由驱动轴㊁左右轮齿轮㊁太阳齿轮㊁环齿㊁差速器内部的油封和油润滑系统㊂当汽车直线行驶时,差速器左右轮齿轮㊁太阳齿轮以及环齿都会随着驱动轴的转动一起旋转;左右轮齿轮在行驶过程中必然会受到不同的阻力或地形影响,导致两个车轮旋转速度不同;差速器的油润滑系统会将油润滑到左右轮齿轮和太阳齿轮之间,这样左右轮齿轮和太阳齿轮之间的摩擦力减小,从而避免转速差异对车辆的影响㊂当汽车转弯时,差速器能够自动调整左右车轮的转速,以适应内外车轮行驶距离的差异㊂也就是说,当汽车转弯时,由于外侧车轮行驶的距离大于内侧车轮,外侧车轮会有滑拖的现象,而内侧车轮会有滑转的现象[2]㊂1.2㊀行星齿轮失效表现及影响行星齿轮是汽车传动系统中非常关键的组成部分,如果失效就会对车辆造成严重影响㊂行星齿轮失效的表现包括在行驶中听到 嘎嘎 声,尤其是第二挡和第三挡;加速过程中车辆转速上升慢㊁跳挡或者无法加速;车辆发生抖动或振动;油耗增加;更换挡位时出现明显顿挫感;手动换挡时,车辆无法换入指定挡位㊂行星齿轮失效的影响是制动器无法正常使用,无法驱动车辆;车辆不能上坡和加速;车辆稳定性下降,易发生安全事故;行星齿轮失效后可能会引发许多其他传动和转向部件的损坏,导致汽车整体性能下降㊂1.3㊀行星齿轮失效原因综合分析行星齿轮失效的原因主要包括齿轮本身的材质㊁工艺以及质量等问题,可能导致齿轮在长时间使用中失效;正确地使用和维护行星齿轮非常重要,如果没有按照正确的方法使用和保养,齿轮可能会损坏,随着汽车行驶里程的增加,行星齿轮内的润滑油会变脏㊁变稠,导致行星齿轮失效;行星齿轮使用的时间越长,齿轮表面的磨损和金属疲劳等因素就会导致齿轮失效;行星齿轮使用条件的恶劣也可能是齿轮失效的原因之一,如经常在大坡度路段使用,频繁的急加速㊁急刹车,经常超载等都会令行星齿轮提前失效㊂因此,行星齿轮失效的原因有行星齿轮外支架处开裂㊁外齿齿圈齿面疲劳剥落㊁轮齿掉角㊁行星架焊接处开焊等㊂为了保障行星齿轮的正常使用寿命,应定期检查和更换润滑油㊁避免在应力较大的情况下使用行星齿轮,并且在合适的条件下适当减少过度的行车操作,以减小行星齿轮失效的风险㊂2㊀试验检测与分析试验检测与分析是本研究的重要组成部分㊂本研究通过试验测试对行星齿轮的失效机理进行了研究㊂对多台汽车行星齿轮进行了试验检测,通过分析断口宏观和微观形貌,以及对失效件材料的显微组织的理化检测和能谱分析,发现了行星齿轮失效的主要原因㊂具体来说,研究发现行星齿轮失效主要包括齿顶接触疲劳和齿面磨损两种模式㊂据此,可以预测行星齿轮的失效模式和寿命,为优化设计提供重要数据支撑㊂综上所述,试验检测是本研究的核心内容之一㊂通过这些研究手段,可以深入了解行星齿轮的失效机理和影响因素,并提出更加有效的优化设计方案㊂2.1㊀断口位置及宏观形貌对多台汽车行星齿轮进行了试验测试,并对失效件进行了断口位置及宏观形貌的观察和分析㊂如图1所示,观察结果表明,行星齿轮的断口位置主要出现在齿顶和齿根的位置,且呈现出典型疲劳断裂特征,表现为光滑的呈弧形的断口,具有典型的沟槽纹路和多个疲劳细小裂纹㊂这表明齿顶接触疲劳是行星齿轮失效的主要模式㊂2.2㊀失效件的理化检测本研究还对行星齿轮的失效件进行了理化检测,如图2㊁图3所示㊂包括对材料成分㊁显微组织等方面进行了分析㊂材料本身的质量问题是行星齿轮失效的主要原因,如果材料存在明显缺陷和不均匀性,会导致在高负载使用过程中应力过大,从而导致失效㊂重点关注了材料的齿顶位置,该部位承受的最大应力,容易产生裂纹和变形㊂试验结果表明,行星齿轮失效件的材料成分符合要求,硬度值相应㊂2.3㊀断口的微观形貌及能谱分析为了更加深入地了解行星齿轮失效的微观形貌和失效机理,本研究还对行星齿轮的断口进行了微观形貌观察和能谱分析㊂如图4㊁图5所示㊂结果表明,行星齿轮断口表面具有典型的疲劳裂纹和沟槽现象,且出现了大量微观疲劳裂纹㊂能谱分析如图6㊁图7所示㊂结果表明,行星齿轮断口表面元素分布中,铁元素明显增加,这种现象进一步证明了行星齿轮失效的主要原因是齿顶接触疲劳引起的[3]㊂3㊀分析讨论和结论试验检测和分析结果表明,行星齿轮的失效主要由齿顶接触疲劳和齿面磨损两种模式引起㊂而齿顶接触疲劳是主要失效模式,是导致行星齿轮失效的主要原因㊂除此之外,扭矩和转速等工作条件也对行星齿轮的失效模式和失效寿命有着重要影响㊂1)行星齿轮的齿顶接触应该是设计和制造中需要特别注意的问题,在避免高应力集中的前提下,应当合理选择齿面接触压力和齿根强度等参数,以提高行星齿轮的寿命和稳定性㊂图1㊀行星轮架的断口位置及形貌分析图2㊀行星轮架的显微组织图3㊀断裂螺栓的显微组织图4㊀行星轮架裂纹源处微观形貌图5㊀行星轮架断口扩展区形貌图6㊀螺栓疲劳源处能谱分析㊀㊀2)扭矩和转速等工作条件应当根据实际需要合理选择,以降低行星齿轮的失效率,并延长寿命㊂图7㊀行星轮架裂纹源处能谱分析3)行星齿轮的表面硬化技术和高强度材料的应用等改进措施是提高行星齿轮的寿命和稳定性的有效手段[4-5]㊂试验结果表明,行星齿轮的扭矩和转速对失效模式和失效寿命有着重要影响㊂因此,在设计和优化行星齿轮时,应当根据实际工作条件,合理选择扭矩和转速等参数㊂此外,针对行星齿轮的失效模式和机理,采用高强度材料和改进设计可以有效提高行星齿轮的寿命㊂4㊀结语本研究为汽车传动系统的设计和优化提供了重要的理论支撑和实验数据,对提高汽车的性能和安全性具有重要意义㊂未来的研究可以进一步深入探究行星齿轮的失效机理,并提出更有效的优化设计方案㊂参考文献:[1]㊀罗龙飞.汽车行星轮架的开裂失效分析[J ].材料保护,2020(10):138-141.[2]㊀蒋金广.球墨铸铁QT -500空压机轴异常断裂失效研究[J ].中国设备工程,2017,33(21):75-77.[3]㊀石祝竹,莫煜.扫描电镜(SEM )在失效分析中的应用[J ].装备制造技术,2011(11):142-144.[4]㊀黄丽荣.35CrMo 钢螺母断裂失效分析[J ].热加工工艺,2009,38(8):158-161.[5]㊀田国才.驱动桥差速器行星齿轮轴失效分析[J ].汽车工艺师,2021(12):55-56.(04)。
齿轮传动的失效分析及改善措施
整体结构并进行强度计算， 挑选出最适合 的方案 ； 接下来就能够根据有 限元与保角映射的方法来计算其齿根的应力 ， 圆角与过渡作用的部分使 用半径 较大的齿根 ， 在对外部齿 轮进行加工 的时候利用 凸头留磨 的滚 刀 方式， 这样会 有效 的减 轻弯 曲应力 ， 强度 随之增加 ， 其次 ， 进行轮 齿 的契 合形 变分析的时候应该将 弹力学也考虑 到其 中， 将齿轮顶 部修缘与齿 面 的喷丸技术 与其抗 疲劳程 度进行增 强 ， 最后 ， 采用 极压强 粘度 的添加 剂
３ ． １优化设 计 最 开始 可以按照行业 的标准 ， 使用 Ｃ Ａ Ｄ或者其他软 件挑选齿轮 的
传动的过程中有以下几个特点： 第一 ， 因为齿轮在传递转动的时候是依 附齿轮 不断推压形成 的 ， 因此轮齿 的受 力方 式是齿 轮受力 ； 第二 ， 轮齿 的 受 力面任何 一个地 方在接触 轮齿 时产 生 的应 力都是 从小到 大 、由无 至 有、 继续从 大至小直至归零 这么一个过 程 ， 其主要受力 方式是弯 曲应 力 ； 第三， 运 行 的过 程 中 ， 节点 的地方 只有 滚动 ， 另外 的齿 面都 是推 动 的方 式， 但是其顶 部较根部 的运行速度 要大很多 。 ２常见 的齿 轮传 动失效形式
会出现很大的弯曲应力，在这个时候齿轮运行时会在交变的应力里， 但 的性能也加强了， 一般挑选冶金好与真空式的精炼钢 ， 由于这类材料的
是若保持—会之后齿 轮就可能会到疲 劳的最高 限度 ， 这样 齿根 圆角的地 方就一定会 因疲 劳导致裂纹 ， 若不 断增加应力循 环 ， 裂纹也会越来 越大 ， 最后的结果就是 齿轮会 因为疲劳最 终破损 。第二 种就是负载 过大折断 ： 运行 的时候齿 轮当经受重大冲击负荷 又或者负 载过大 ， 亦或者是 在安装 时精密度不准使 得一部分 的齿轮受载这都 会使 得过载折损 。 但 是和疲劳 折损 的不 同之 处在 于 ， 负荷太大折 断有不 固定 的断裂位 置 ， 而且有粗 糙 精密度好 ， 相对于其他 的材料来说 氧 、 氮的含量较低 ， 其 强度与 塑性 者 艮 好， 这样也避免各种ｆ 青 况出现的频率过高。 ３ － ３优化加工工艺 进行机 械加工 轮齿的时候 ， 必 须将粗 、 精两种齿 轮分开 ， 必须 先将滚 刀对齿 轮进行粗 切之后 再精滚 ， 其 深度必 须保持一 个百分 比， 这样 才能 够达 到精准度 ， 其 深度 的误 差必须 保持在零 左右 ， 进行 精滚之 后误 差在 的断面 。 零 零三毫米 左右 。其精度必须保 持在九级之上 ， 其粗糙程度 也要按照 如图 １所示 ： 设计 的标准来做。可以在磨齿 后再进行振动 抛光或者 电抛光 ， 来提高 表 面的粗糙 度。 利用齿形修缘 、 齿 面修形 以及 大 圆弧齿根等技术 ， 减轻或 消 除啮合的偏载和干涉， 降低齿根应力集中， 增大齿轮 陛柔度。 对齿形进 行适当的诸如剃齿 、 研齿、 磨齿等修饰 ， 可以提高百分之十五到二十五的 接触极限应力； 对轮齿作纵 向修形， 比如修齿腹， 可以提高齿轮两倍的使 用寿命， 可以减少约五分之一左右的弯曲应力， 还可以降低噪声污染。 当 切齿 刀具的硬度 比工件 的硬度高两到 五倍且有较好 的耐磨 陛及韧 性时 ， 所 呈现 的切削效果 最好 。通 常使用 刮削法 以及 磨削法 加工硬 齿面 的齿 轮， 齿胚需 经过多次切削加工 和热处理 。 图 １轮齿折 断有两种情况 ３ ４ 优化热处理工艺 ２ ． ２齿 面点蚀 通常机械齿轮 的承 载能力 不只 由表面硬度来决 定 ， 它同时还受 着表 齿轮在运行 时接触面在不断产生应力 ， 表面 的金属 有可见 的脱 落情 层向芯部过渡 区域 的剪应 力和剪切强度 比值大小 的影响 ， 该 比值不 能超 况， 这样齿面就会失灵 ， 这也就是 所谓齿面 的点蚀 。 因为齿 轮的节线周 围 过 ０ ． ５ ５ 。处 理齿轮硬化最 好的方法就 是深层渗碳淬 火 ， 它可 以得 到充足 摩擦与应力都 比较 大 ， 所 以一 般节线 的根部 出现点蚀 隋况最多 。进行滚 的硬化层深度、 较小的过渡区域残余拉力以及比较高的芯部硬度。通常 滑运作 的时 候 ， 滚滑 的相 接的两个面进 行运作 的时候 因为摩擦过 大导致 齿面 的含碳量最好控制 在 ｎ ８ ％～ １ ％ 之问， 从齿表 面到 芯部 的硬度梯 度要 裂纹 的出现 ， 齿 轮底部 因为滚滑运 作追越 面 ， 在两个 齿轮相互 滚动 的过 缓和 。经过 回火 和淬火 的渗碳 齿轮其表 面硬 度要达到 ＨＲ Ｃ ５ ８ － ， ６ ２ 之间， 程 中， 追越面中 的裂缝 因为润滑 油导致被迫 渗入裂纹 中 ， 使之越 来越大 ， 要消除齿轮尤其是表层的残余内应力。 进一步推广氮碳共渗等新的加工 因为油液受 到不断的挤压渗 出 ， 所 以裂纹里不会 出现高压油 。齿 轮底部 工艺 ， 通常氮 的渗入 深度不超过 ０ ． ２毫米 ， 不仅 可以产生 压应力 ， 还 可 以 的裂纹在逐渐 扩大之后就会 出现脱 落的现象 ， 也就是点蚀 。 可 以参考 ： 累 硬化表层 。 与单纯渗碳齿轮相 比 ， 采用氮碳共 渗工 艺所加工的齿轮 ， 其强 积故 障数曲线来进一步理解点蚀 的机理 。 度极 限应力 可以提到百分之十 三以上 ， 使用寿命延 长一倍 。在 进行热处 ２ ． ３齿面磨粒磨 损 理加工后 ， 还要做油浴 ＾ 工时效处理 。 在 润滑度达不到要求 的时候或者是 在开式 的传动模式 的时候 ， 灰尘 ３ ． ５优化润滑工 艺 会 到啮合 区域 ， 导致 表面材料 的损耗 ， 这 种情况也 就是轮 齿表处 的磨粒 齿轮 出现磨 损实效的 隋况与润滑分不 开 ， 大 多的低速度 重载的齿轮 损耗 。出现这种情况 的时候 ， 在滑动 的方向与速度上会有平行 的滑痕 。 的触动应力都很高， 因此其齿轮的接触面使用的材料的弹 陛是非常重要 ２ ． ４齿面塑性变形 的。另外， 在进行齿轮契合的过程中， 除切点外其余均为滚滑运动 ， 这一 生 与 Ｅ Ｈ Ｌ （ 弹『 生 流体动力 润滑理论 ） 完 全相符 ， 与传统 Ｍａ ｒ ｔ ｉ ｎ 润 滑理 轮齿表面在低速超重 负荷的情况 中， 因为滑动产生 的摩擦与轮齿 表 特 ｌ 面应力 相结合 ， 轮齿 的材料 将会 出现塑性 流动 ， 这样 的情况也 就是所 谓 论相 比 ， Ｅ ＨＬ最 大 的不 同是齿 轮表层 的局部 弹性 变形量 通常 比按 照刚 的塑性变形 。其方 向平行 与滑动 的方 向 ， 由于滑动 时的摩擦与其方 向的 性边界计算的油膜厚度大出数倍， 所以对油膜的压力分布和形状都有着 节线正好 是相反 的 ，因此 主动轮 的轮齿 的表面 的变形是 出现在齿轮 顶 明显的影响。在设计齿轮的润滑参数时可以参照这个规律， 按照实际情 部， 同时有飞 边 的现 象 ， 而节 线 周 围就会是 沟谷 ， 在 动轮上 是恰 恰相 反 况 选择适用 的润滑油 。
汽车转向器传动齿轮断裂失效分析
［ ９ ］ 王家金． 激光加工技术【 Ｍ】 ． 北京 ： 中国计量 出版社 ， １ ９ ９ ２ ． ［ １ ０ ］ 杨玉玲 ， 张 多． 激光 熔覆 Ｔ ｉ ／ Ｃ混 合粉末 原位 生成 Ｔ ｉ Ｃ的 研究【 Ｊ 】 ＿ 应用激光 ， ２ ０ ０ ８ ， ２ ８ （ １ ） ： ６ — ９ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ａ ｕ ｔ ｏ ｍｏ ｂ ｉ ｌ ｅ ； ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ； ｇ ｅ ａ ｒ ； ｒａ ｆ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
一
奠— 一 一奠 一奠 — 一奠
（ 上 接第 ６页 ）
【 ７ 】 林成 富． Ｗ Ｃ ｒ ４ Ｖ钢激 光表 面淬 火工艺参 数 的选 择［ Ｊ ］ ． 佳 木 斯工 学院学报 ， １ ９ ９ ７ ， １ ５ （ ２ ） ： １ ２ ７ ～ １ ３ ０ ． ［ ８ 】 罗启 泉 ． Ｔ １高速 钢 的激 光 相 变 强 化研 究 【 Ｊ ］ ． 激光杂志 ，
《 装备 制 造技术 ｝ ２ ０ １ ３年第 ｌ ０期 （ ３ ） 加 强 对零 件 的磁 粉 探 伤检 测 ， 及 早 发现 存 在
裂纹 的缺陷零件 验证
５ 结束 语
根据上述解决方案要求试制 ５ 件样件 ，将试样 本文通过宏观 、微 观断 口分析及相关检测验证 上 ，施加一径向载荷 （ 见 图 分析 ， 确定转 向器传动齿轮断裂的原 因， 从而制定了 两端 固定 在 试 验 台工 装 相应 解 决 方案 ， 提 高 了转 向器 的可 靠 性， 防止 转 向 ９ ） ， 相 关 试验 情况 如 表 ５ 所示ｃ 表５ 改 进 后 试 样 试 验 结 果 齿 轮断 裂事 件再 次 发生 ， 消 除用 户行 车安 全 隐患 。 分析 方 法对 其 它相 关 断裂 失效 件 也有 着 借鉴 意义 ， 在 零件 结 构 及 强度 设 计 、 机 加 工 工艺 、 热 处 理 工 艺等 方 面应 尽 可能 避免 上述 因素造 成 的零件 断裂 失效 。 结论 ： 施加 ６ ５ ｋ Ｎ载荷试验后 ， 试样均未发 生断 裂， 采用磁粉探伤检查 ， 未发现有微裂纹现象， 改进前 参考文献 ： 当 载荷 在 ３ １ ． ２～４ ４ － ３ ｋ Ｎ时 ， 试样会发生断裂 ， 改 进 ［ １ ］ 束德林 ． 工程材料力学性能【 Ｍ］ ． 北京： 机械工业出版社 ， ２ ０ ０ ３ 后 承 载情 况得 到 明显 改善 。 【 ２ ］ 文九 巴． 机械工程材料［ Ｍ 】 ． 北京 ： 机械工业出版社 ， ２ ０ ０ ９ ．
弧齿锥齿轮齿面电蚀失效分析
在GB/T 3481—1997 《齿轮轮齿磨损和损伤术语》中，对齿轮电蚀的定义是：由于齿轮啮合齿面间放射出的电弧或电火花的作用，在齿轮齿面上形成的许多边缘光滑的小弧坑。
齿面有时出现较大面积灼伤，其边缘呈现回火色。
图1是由大电流引起严重电蚀的齿面形貌。
图1 由大电流引起严重电蚀的形貌常见的齿轮电蚀有两种：一是由电动机轴电流引起齿轮电蚀；二是由焊接过电流引起齿轮电蚀。
由轴电流引起齿轮电蚀的研究论文和资料较多，但对于由焊接过电流引起齿轮电蚀失效的论文极为少见。
本文研究的正是减速机弧齿锥齿轮齿面焊接过电流引起的电蚀失效，对齿面电蚀的形貌进行了宏观和微观观察，分析了电蚀齿面损伤的模式，并提出了防止齿轮电蚀的措施。
一、减速机锥齿轮齿面失效概述应用于煤矿刮板运输机的减速机，因运转中出现振动和异响而下线检查。
减速机的外观如图2所示。
图2 减速机外观该减速机的基本信息如下：电动机功率P=700kW，转速n=1450r/min，传动比i=16.03，减速机高速轴直径d=100mm。
大小锥齿轮啮合齿面的失效部位如图3所示。
从图中可见，大小锥齿轮上只有两个齿面上有大片剥落的损伤断口。
图3 大小锥齿轮啮合齿面的失效部位大齿轮的损伤齿面如图4所示，小齿轮的损伤齿面如图5所示，两者的齿面损伤区极为相似，是能够耦合的。
图4 大齿轮的损伤齿面图5 小齿轮的损伤齿面大齿轮其他轮齿的齿面上都有图6所示的压痕，小齿轮其他轮齿的齿面上都有图7所示的压痕。
图6 大齿轮其他轮齿齿面上的压痕图7 小齿轮其他轮齿齿面上的压痕这些压痕是失效齿面（见图4和图5）上高低不平断口，在运转时轮齿追越造成的。
图4和图5所示的齿面损伤是如何产生的？据现场人员反映，在减速机静止的情况下，曾经动用焊机在与减速机连接的构件上焊接零件，从而造成齿面电蚀损伤。
为了查明齿面损伤的原因，进行以下的观察和分析工作。
二、齿面失效形貌的宏观观察从小锥齿轮上切割下来的齿面失效断口如图8所示。
齿轮失效分析
3.1.1
3.1.2
3.1.3
3.2
3.3
3.4
点蚀 Pitting 初期点蚀 Initial pitting 扩展性点蚀 Progressive pitting 微点蚀 Micropitting 片蚀 Flake pitting 剥落 Spalling 表层压碎 Case crushing
4 齿面耗损的迹象 Indications 4.1 滑动磨损 Sliding wear
伸、扩展。
宽较大，局部温升引起变形。 部位应适当。
点蚀：齿面呈点状的齿面疲劳损伤
1． 早期点蚀：有较小，数量 啮合齿面局部过载，齿形误 提高齿形精度，精心跑合。
不多的麻点。
差，齿面凸凹不平，轴线歪斜
造成偏载。 2． 破坏性点蚀：靠近节线的 齿面接触应力过大，节线附近 提高齿面硬度，降低粗糙度，
齿根表面上，麻点不断扩 滑动速度方向变化，油膜不易 改善润滑。
2 轮齿折断 Tooth breakage
2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.2 2.3
过载折断 Overload breakage 脆性断裂 Brittle fracture 韧性断裂 Ductile fracture 半脆性断裂 Semi-brittle fracture 轮齿剪断 Tooth shear 塑 性 变 形 后 折 断 Breakage after plastic
Ⅰ
55
20
25
35
Ⅱ
25
30
Ⅲ
25
20
γ（％）
V<10m/s 20m/s≤V≥10m/s
30
20
35
30
25
20
15
粉末冶金齿轮失效分析研究
粉末冶金齿轮失效分析研究高灵清（中船重工七二五所，洛阳４７１０３９）摘要：通过对发生断齿的粉末冶金齿轮进行了金相分析、扫描电镜断口分析及化学成分分析等，分析结果发现，粉末冶金齿轮断齿原因是齿轮烧结质量不好所致。
关键词：粉末冶金；齿鳓失整分析中圈分类号：ＴＦｌ２５．１＋３文献标识码：Ａ文章编号：１００１－－４０１２（２００５）增刊随着粉末冶金技术的不断发展，粉末冶金材料的应用范围在扩大口］，已从制造受力小或受压应力的结构件，发展到制造某些重要的构件。
由于粉末冶金材料的广泛应用，其失效现象时有发生。
而搞清失效的原因，对改进粉末冶金材料的性能及产品的质量是至关重要［２］。
笔者蹴某，厂生产的铁基粉末冶金齿轮的断齿现象进行了分析研究，找出了失效的原因，为产品质量．的改进和提高提供了依据。
）／图ｌ断口上的添加物区ｌ失效件状况失效件为铁基粉末冶金摩托车从动齿轮。
在摩托车行驶中，仅数小时就发生断齿现象，断裂发生在齿轮齿根部，并有多个齿发生了断裂。
２分析方法为搞清失效原因，采取了对比分析的分析方法，用断裂齿轮与正常齿轮进行对比分析试验，找出两者的差异，并从中找出失效的原因。
图２断口上的未粘接的自由表面区３试验结果的碳、镍和钼的成分含量较正常齿轮高。
３．１断裂齿轮的断口分析对断裂齿轮的断口进行扫描电镜观察，发现断口上局部存在一些松散的添加物区，见图１，还有一些局部熔化但未粘接的自由表面区见图２。
这些区域，对材料的结合强度无贡献。
一般的断口区域为：呈沿晶特征的一次断裂区，无明显塑性变形。
３．２化学成分分析在断齿样与正常样上取化学样进行分析，其结果（质量分数）见表１。
从表中可以看出，断裂齿轮表１粉末冶金齿轮化学成分分析结果％３．３金相分析３．３．１孔隙数量根据ＪＢ２７９８（（铁基粉末冶金烧结制品金相标准》中的评级图对两种样品的孔隙数量进行评级，见·２３７· 万方数据图３和图４。
其结果为：断齿样的孔１．８；正常样的孔０．６。
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齿轮失效分析研究
系统地分析齿轮失效的各种因素，结合故障树，以轮齿折断为例，找出故障的原因，对设备管理、现场分析及设计方案不完善而引起的故障分析有很大的意义。
标签：齿轮失效故障树故障分析
1 概述
圆柱齿轮传动由于具有传动比精确、结构紧凑、效率高及寿命长的优点，被广泛应用于各种工业部门，因而圆柱齿轮传动也成为各类机械中重要的零件之一。
然而齿轮的失效却是造成机器故障的重要因素之一，会直接影响到整个机器的工作状态。
2 齿轮的失效分析
齿轮的失效形式由多种因素综合造成，且随着齿轮材料、热处理、运转状况等因素的不同而不同，其失效的主要形式有：①齿面耗损，包括磨料磨损、腐蚀磨损、胶合等；②齿面疲劳，包括点蚀、初期点蚀、剥落、表层压碎等；③齿面塑性变形，包括压痕、轮齿锤击塑变、呈波纹折皱等；④轮齿折断及裂纹等。
引起齿轮的失效的因素有许多种，可以从以下几个方面来分析：
设计因素：设计品质对产品的品质有着决定性的作
用。
某雷达产品的天线俯仰机构中，小齿轮与轴通过键联结，由电机带动与大齿轮啮合，从而完成丝杆的伸缩运动。
由于设计时小齿轮键槽开在齿根方向，齿根部强度薄弱，在受到短时过载的冲载荷作用时，轮齿承受的应力超过其极限应力，从而导致轮齿过载折断。
找出原因后，经过重新设计计算，用轴齿轮代替原来的小齿轮，取消键联结方式，保证了齿根部的结构强度要求。
材质因素：齿轮的材料应根据其用途及工作条件来选择：速度较高的齿轮传动，齿面易产生点蚀，应选用高硬度材料；有冲击载荷的齿轮传动，轮齿易折断，应选用韧性较好的材料；低速重载的齿轮传动，轮齿既易折断又易磨损，应选用机械强度大，经热处理后齿面硬度高的材料。
制造工艺因素：在齿轮加工过程中，由于机床、刀具、夹具和齿坯在制造、安装和调整时不可避免地存在一些误差，从而形成了齿轮的运动误差、平稳性误差和齿面误差，使齿轮的传动精确度降低。
一对齿轮在相互滚碾冲击作用下，接触应力过高，传动啮合不良，易造成齿面塑性变形。
根据齿轮材料，制定合理的加工、淬火等工艺规程，并严格控制工艺过程，可以有效地避免淬火裂纹及磨削裂纹的出现。
装配调试因素：由于安装装配误差，在机器长时间运作过程中，也会引起齿轮失效。
如两齿轮装配中心距过大时，会造成齿顶部接触，使传动精度下降或产生冲击；中心距过小时，会造成齿根部接触，在运动中产生干涉现象；在安装过程中，电机轴和小齿轮的轴线之间的同轴度误差，小齿轮轴线和大齿轮轴线之间的平行度误差超出误差范围时，齿侧间隙和齿顶间隙在全齿宽上下不相等，重合度变小等，都对轮齿的正确啮合产生影响，在运行中产生冲击和振动。
若未及时发现进行调整，将会造成齿轮副振动，引发小齿轮断齿。
运转维修因素：机器在使用过程中，若出现过载运转、操作失误、维修保养不善等因素，都会使失效的机率提高，增加了事故的可能性。
另外，在齿轮传动中，润滑条件的保证也是一项重要因素。
润滑条件包括：润滑剂选择是否合适、润滑方法、冷却加热、过滤系统是否合理可靠等方面。
3 齿轮异常的分析方法
一旦齿轮出现了异常的情况，应该如何正确判断，分析产生的原因呢？以轮齿的折断为例，可以从下面的故障树进行分析，确定主要因素，逐步分析。
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通过以上分析，可以找出导致轮齿折断的原因，对设备管理、现场分析及设计方案不完善而引起的故障分析有很大的意义。
4 结束语
在实际的生产中，用故障树分析法能有效地找到故障发生的原因，采取合理的措施，对设计的改善、降低维修费用、防止突发性事故意义重大。
参考文献：
[1]徐灝，蔡春源，严隽琪，等.机械设计手册.2版[M].北京：机械工业出版社，2006.
[2]郑焕文.机械制造工艺学[M].高等教育出版社，1994.
[3]周明康.对齿轮失效的因果分析[J].机械制造与自动化，2008（2）：59-60.
作者简介：陶烨（1970-），江苏启东人，工程师，主要从事雷达工程结构设计。