齿轮轮齿的失效形式[高级课资]
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此外，用脆性较大的材料（如铸铁、淬火钢等） 制成的齿轮，由于材料在受到短时过载或过大的冲击载 荷时，常会引起轮齿的突然折断。这种折断称为“过载 折断”。
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图4
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防止轮齿折断的措施：
（1）选择适当的模数和齿宽，保证齿轮 的强度。
（2）采用合适的材料和热处理方法。
（3）减小齿根处的应力集中，齿根圆角 不宜过小；轮齿表面粗糙度值要小； 使齿根危险截面处的最大弯曲应力值 不超过材料的许用应力值。
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15
四、轮齿折断
齿轮轮齿在传递动力时，相当于一根悬臂梁。在 齿根处受到的弯曲应力最大，且在齿根的过渡圆角处具 有较大的应力集中，传递载荷时，轮齿在交变载荷的不 断作用下，在轮齿根部的应力集中便会产生疲劳裂纹。 随着重复次数的增加，裂纹逐渐扩展，直至轮齿折断。 这种折断称为“疲劳折断”。如图4。
资料类
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传动中，由于靠近节线的齿顶表面处相 对速度大，因此胶合常发生在该部位。
图3 齿面胶合
资料类
14
防止胶合产生的方法：
（1）对于低速传动，可采用黏度大的润滑油。 （2）对于高速传动，则可采用硫化润滑油，使
其较牢固地吸附在齿面上而不易被挤掉。 （3）提高齿面的硬度和减小齿轮表面的粗糙度，
以及两齿轮选择不同材料均可减少胶合的发生。
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5
实践表明，点蚀多发生在靠近节线的齿 根表面处，如图1所示：
图1 齿面点蚀
资料类
6
出现点蚀的场合：
齿面点蚀是在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，由于齿轮磨损较快，点 蚀还来不及出现或扩展，即被磨掉，所 以一般看不到点蚀现象。
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7
出现点蚀的后果：
点蚀使轮齿工作表面损坏，造成传动不 平稳和产生噪音，轮齿啮合情况会逐渐恶化 而报废。
防止点蚀发生的方法：
齿面抗点蚀的能力主要与齿面硬度有关， 提高齿面硬度、减小齿面的表面粗糙度值和 增大润滑油的黏度有利于防止点蚀。
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二、齿面磨损
齿轮在传动过程中，轮齿不仅受到载荷的 作用，而且接触的两齿面间有相对滑动，使齿 面发生磨损，如图2。
图2 齿面磨损
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齿面磨损的速度符合预定的设计 期限，则视为正常磨损。正常磨损的 表面很光亮，没有明显的痕迹，在规 定的磨损量内，并不影响齿轮的正常 工作。但齿面磨损严重时，渐开线齿 廓被损坏，使齿侧间隙增大而引起传 动不平稳，产生冲击和噪声，甚至会 因齿厚过度磨薄发生轮齿折断。
§3-8 齿轮轮齿的失效形式
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2
失效的定义：
齿轮在传动过程中，发生 轮齿折断、齿面磨损等现象， 从而失去其正常工作的能力， 这种现象称为齿轮轮齿的失效 形式。
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3
齿轮轮齿失效的原因：
由于齿轮的工作条件和应用范围各不相同，影 响失效的原因很多。 1、就其工作条件来说，有闭式、开式之分； 2、就其使用情况来说，有低速、高速及轻载和重 载之分。 3、齿轮的材料性能、热处理工艺的不同，以及齿 轮结构的尺寸大小和加工精度等级的差别，均会 使齿轮传动出现多种不同的失效形式。
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图5
齿面的塑性变形破坏了齿廓的形状，导致
齿轮轮齿失效。提高齿面硬度和采用黏度较高 的润滑油，有利于防止或减轻齿面的塑性变形。
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20
小结：
常见轮齿的失效形式： 1、齿面点蚀 2、齿面磨损 3、齿面胶合 4、轮齿折断 5、齿面塑性变形
资料类
21
作业：
P72 习题19
资料类
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12
三、齿面胶合
定义：在重载传动中，齿轮副两齿轮工作齿面发生
金属表面直接接触而形成“焊接”的现象，称为 齿面胶合。
产生原因：
（1）高速重载的闭式齿轮传动中，由于散热不好， 导致润滑油油温升高，黏度降低，易于从两齿面 接触处被挤出来，使工作齿面间的润滑油膜破坏。
（2）低速重载的齿轮传动中，由于工作齿面之间压 力很大，润滑油膜不易形成。
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五、齿面塑性变形
若齿轮材质较软，轮齿表面硬度不高，当工作于 低速重载和频繁启动情况下，在较大的载荷和摩擦力 的作用下，可能使齿面表层金属沿相对滑动方向发生 局部的塑性流动，出现齿面塑性变形。
主动轮1上所受的摩擦力背离节线指向齿顶和齿根， 产生塑性变形时在齿面沿节线处形成凹沟；从动轮上 所受摩擦力则分别由齿顶和齿根指向节线产生塑性变 形时在齿面沿节线处形成凸棱。如图5所示。塑性变 形严重时，在齿顶边缘处会出现飞边（主动轮上更容 易出现）
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4
常见的轮齿失效形式有五种：
一、齿面点蚀
轮齿工作时，当齿面接触应力超过材料的接 触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿 面的表层会产生细微的疲劳裂纹。如果裂缝内 渗入了润滑油，在另一齿轮的挤压下，封闭在 裂缝内的油压会急剧升高，加速裂纹的扩展， 最终导致表面上小金属的剥落，形成小坑。这 种现象称为疲劳点蚀（简称点蚀）。
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10
产生齿面磨损的主要原因：
1、齿轮在传动过程中，工作齿面间有相对滑 动。
2、齿面不干净，有金属微粒、尘埃、污物等 进入轮齿啮合区域，引起磨料性磨损。
3、润滑不好。
wk.baidu.com
齿面磨损是润滑条件不好、易受灰尘及
有害物质侵袭的开式齿轮传动的主要失效 形式之一。
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减少齿面磨损的措施：
1、尽可能采用润滑条件良好的闭式传动。 2、同时提高齿面硬度 3、减小齿轮表面粗糙度值
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图4
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防止轮齿折断的措施：
（1）选择适当的模数和齿宽，保证齿轮 的强度。
（2）采用合适的材料和热处理方法。
（3）减小齿根处的应力集中，齿根圆角 不宜过小；轮齿表面粗糙度值要小； 使齿根危险截面处的最大弯曲应力值 不超过材料的许用应力值。
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四、轮齿折断
齿轮轮齿在传递动力时，相当于一根悬臂梁。在 齿根处受到的弯曲应力最大，且在齿根的过渡圆角处具 有较大的应力集中，传递载荷时，轮齿在交变载荷的不 断作用下，在轮齿根部的应力集中便会产生疲劳裂纹。 随着重复次数的增加，裂纹逐渐扩展，直至轮齿折断。 这种折断称为“疲劳折断”。如图4。
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传动中，由于靠近节线的齿顶表面处相 对速度大，因此胶合常发生在该部位。
图3 齿面胶合
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防止胶合产生的方法：
（1）对于低速传动，可采用黏度大的润滑油。 （2）对于高速传动，则可采用硫化润滑油，使
其较牢固地吸附在齿面上而不易被挤掉。 （3）提高齿面的硬度和减小齿轮表面的粗糙度，
以及两齿轮选择不同材料均可减少胶合的发生。
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实践表明，点蚀多发生在靠近节线的齿 根表面处，如图1所示：
图1 齿面点蚀
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出现点蚀的场合：
齿面点蚀是在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，由于齿轮磨损较快，点 蚀还来不及出现或扩展，即被磨掉，所 以一般看不到点蚀现象。
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出现点蚀的后果：
点蚀使轮齿工作表面损坏，造成传动不 平稳和产生噪音，轮齿啮合情况会逐渐恶化 而报废。
防止点蚀发生的方法：
齿面抗点蚀的能力主要与齿面硬度有关， 提高齿面硬度、减小齿面的表面粗糙度值和 增大润滑油的黏度有利于防止点蚀。
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二、齿面磨损
齿轮在传动过程中，轮齿不仅受到载荷的 作用，而且接触的两齿面间有相对滑动，使齿 面发生磨损，如图2。
图2 齿面磨损
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齿面磨损的速度符合预定的设计 期限，则视为正常磨损。正常磨损的 表面很光亮，没有明显的痕迹，在规 定的磨损量内，并不影响齿轮的正常 工作。但齿面磨损严重时，渐开线齿 廓被损坏，使齿侧间隙增大而引起传 动不平稳，产生冲击和噪声，甚至会 因齿厚过度磨薄发生轮齿折断。
§3-8 齿轮轮齿的失效形式
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失效的定义：
齿轮在传动过程中，发生 轮齿折断、齿面磨损等现象， 从而失去其正常工作的能力， 这种现象称为齿轮轮齿的失效 形式。
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齿轮轮齿失效的原因：
由于齿轮的工作条件和应用范围各不相同，影 响失效的原因很多。 1、就其工作条件来说，有闭式、开式之分； 2、就其使用情况来说，有低速、高速及轻载和重 载之分。 3、齿轮的材料性能、热处理工艺的不同，以及齿 轮结构的尺寸大小和加工精度等级的差别，均会 使齿轮传动出现多种不同的失效形式。
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图5
齿面的塑性变形破坏了齿廓的形状，导致
齿轮轮齿失效。提高齿面硬度和采用黏度较高 的润滑油，有利于防止或减轻齿面的塑性变形。
资料类
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小结：
常见轮齿的失效形式： 1、齿面点蚀 2、齿面磨损 3、齿面胶合 4、轮齿折断 5、齿面塑性变形
资料类
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作业：
P72 习题19
资料类
22
资料类
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三、齿面胶合
定义：在重载传动中，齿轮副两齿轮工作齿面发生
金属表面直接接触而形成“焊接”的现象，称为 齿面胶合。
产生原因：
（1）高速重载的闭式齿轮传动中，由于散热不好， 导致润滑油油温升高，黏度降低，易于从两齿面 接触处被挤出来，使工作齿面间的润滑油膜破坏。
（2）低速重载的齿轮传动中，由于工作齿面之间压 力很大，润滑油膜不易形成。
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五、齿面塑性变形
若齿轮材质较软，轮齿表面硬度不高，当工作于 低速重载和频繁启动情况下，在较大的载荷和摩擦力 的作用下，可能使齿面表层金属沿相对滑动方向发生 局部的塑性流动，出现齿面塑性变形。
主动轮1上所受的摩擦力背离节线指向齿顶和齿根， 产生塑性变形时在齿面沿节线处形成凹沟；从动轮上 所受摩擦力则分别由齿顶和齿根指向节线产生塑性变 形时在齿面沿节线处形成凸棱。如图5所示。塑性变 形严重时，在齿顶边缘处会出现飞边（主动轮上更容 易出现）
资料类
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常见的轮齿失效形式有五种：
一、齿面点蚀
轮齿工作时，当齿面接触应力超过材料的接 触疲劳极限时，在载荷的多次重复作用下，齿 面的表层会产生细微的疲劳裂纹。如果裂缝内 渗入了润滑油，在另一齿轮的挤压下，封闭在 裂缝内的油压会急剧升高，加速裂纹的扩展， 最终导致表面上小金属的剥落，形成小坑。这 种现象称为疲劳点蚀（简称点蚀）。
资料类
10
产生齿面磨损的主要原因：
1、齿轮在传动过程中，工作齿面间有相对滑 动。
2、齿面不干净，有金属微粒、尘埃、污物等 进入轮齿啮合区域，引起磨料性磨损。
3、润滑不好。
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齿面磨损是润滑条件不好、易受灰尘及
有害物质侵袭的开式齿轮传动的主要失效 形式之一。
资料类
11
减少齿面磨损的措施：
1、尽可能采用润滑条件良好的闭式传动。 2、同时提高齿面硬度 3、减小齿轮表面粗糙度值