齿轮传动及其润滑分析
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机械齿轮传动系统的动力学分析与优化
机械齿轮传动系统的动力学分析与优化齿轮传动是一种常见的动力传递机构，具有传递力矩大、传动效率高等优点，在工业生产中得到广泛应用。
但是，由于齿轮传动系统存在着一些固有的问题，如齿轮啮合时的振动和噪音、齿面磨损等，因此对其进行动力学分析和优化是非常重要的。
1. 动力学分析1.1 齿轮啮合的动力学模型齿轮啮合过程中，齿轮之间存在着瞬时的压力、速度和加速度变化。
可以通过建立齿轮啮合的动力学模型来分析其动态特性。
常用的方法包括等效单齿转动法和有限元法。
通过分析齿轮齿面接触应力和应力分布，可以预测系统的振动和噪音水平，为后续的优化提供依据。
1.2 动力学参数的测量和计算为了进行动力学分析，需要测量和计算一些关键参数，如齿轮的啮合刚度、传递误差、滚子轴承的刚度等。
其中，传递误差是影响齿轮传动系统性能的重要因素之一，其大小与齿轮加工质量、啮合配合、齿轮轴向和径向跳动等因素有关。
通过合理的测量方法和计算模型，可以准确地获取这些参数，并对系统进行分析。
2. 动力学优化2.1 齿轮传动系统的振动和噪音控制由于齿轮啮合时的动态特性，齿轮传动系统常常会产生振动和噪音。
为了减小振动和噪音的水平，可以从多个方面进行优化，如合理设计齿形、减小啮合间隙、提高齿轮加工精度等。
此外，也可以采用减振装置，如弹性联轴器、减震器等，来降低系统的振动能量传递。
2.2 传动效率的提高传动效率是衡量齿轮传动系统性能的重要指标之一。
为了提高传动效率，可以从减小传动误差、改善齿轮表面质量、减小传动间隙等方面入手。
此外，合理选择润滑方式和润滑油，也可以有效地降低系统的摩擦和磨损，提高传动效率。
2.3 齿轮传动系统的寿命预测齿轮传动系统的寿命是评估其使用寿命和可靠性的重要指标。
通过综合考虑齿轮的强度、疲劳寿命和磨损等影响因素，可以建立寿命预测模型，对系统进行寿命预测和优化设计。
此外，还可以通过监测齿轮的工作状态和健康状况，进行实时的故障诊断和维护。
3. 总结齿轮传动系统的动力学分析和优化是提高其性能和可靠性的重要手段。
齿轮径向自吸流体润滑方法的供油分析
齿 轮 径 向 自吸流 体 润 滑 方 法 的供 油 分 析
章易 程 李 汉 良 田红旗 刘希玲 李
（ ．中南 大０４
湖南 长沙 ４ ０ ０ ；２ １０ ４ ．中南 大学机 电工程学 院
摘要 ：针 对 齿轮 传 动 的 乏 油现 象 ，提 出 了一 种 新 型 的齿 轮径 向 自吸 流 体 润 滑 方 法 ，从 润 滑 与 冷 却 『方 面 对 整 个 啮 肛 ｊ 合 过 程 进 行 了供 油 的 理论 分 析 与 计算 。分 析 表 明 ：螺 杆 泵 的单 导 程 容 积 大 小 受 到 与 其 同构 件 的 齿轮 转 速 与 载 荷 的 限 制 ；
冷 却 散 热对 螺 杆 泵 单 导程 容 积 的 影 响与 转 速无 关 ；螺 杆 泵单 导 程 容积 的设 计 应该 按 啮 合 过程 中供 油 量 的最 大值 没计 。 关 键词 ：齿 轮 ；润 滑 ；供 油 ； 自吸 润 滑 中 图 分类 号 ：Ｔ １７ 文 献标 识 码 ：Ａ 文 章编 号 ：０ ５ ０ ５ （０ ０ Ｈ１ ２ ４— １０ ２ １ ）２— １ ４ ０ ９—
２１ ０ ０年 ２月
润 滑 与 密 封
ＬＵＢＲＩ ＣＡＴ ０Ｎ １ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ Ｎ Ｇ
Ｆｂ ２ １ ｅ． ００
第３ ５卷 第 ２期
Ｖ０． ５ Ｎｏ ２ １３ ．
Ｄ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４～ １ ０ ２ １ ． ２ ０ ５ Ｏ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ ０ ０ ． ０ ｓ
ｓ ｐ ｌｉ ｇ ｏｌｑ ａ ｔｔ ｕ ｉ ｇ ｔｅ ｗｈ ｌ ｎ ａ ｅ ｎ ｒｃ ｓ ． ｕ ｐ ｙｎ ｉ ｕ ｎ ｉ ｄ ｒｎ ｈ ｏｅ ｅ ｇ ｇ ｍｅ ｔｐ ｏ ｅ ｓ ｙ
齿轮齿面润滑与接触特性分析
京 即使粗糙度有微小改变都会对齿轮的工作状况产生很大的影响， 降低表面粗糙度则有可能造成油膜温度的升高；合理地 墨 选用润滑油能够使齿面具备一定的抗过载能力； 低转速运行对齿轮也是十分不利的。
关键词：直齿轮 ；混合弹流润滑；温度 ；摩擦因数 ；强度分析
中图 分类 号 ：Ｔ ３． １ 文 献标 识码 ：Ａ 文 章编 号 ：０５ ０ ５ （００ Ｈ１２４７ ２４— １０ ２ １ ）７— ４ ６ ００—
ｗｅｅ ｃ ｃ ｌｔｄ，ｉ ｃｕ ｉ ｇｆｌ ｔｉｋ ｅ ｓｒｔｏ ｅｃ ｎａ ｅｏ ｏ ｄ ｂ ｌ ，ｆ ｃｉｎ ｃ ｅ ｃｅ ｔａ ｄ ｅ ｎｅ ｅ ｅａｕ ｅ ｏ ｒ ａ ｕ ａｅ ｌ ｎ ｌｄ ｎ ｍ ｈ ｃ ｎ ｓ ａｉ ，ｐ ｒ ｅ ｔｇ ｆｌａ ｙ ｆ ｍ ｉ ｉ ｉ ｏ ｒ ｔ ｏ ｆ ｉｎ ｎ ｅ ｔｒｔｍｐ ｒｔ ｒ ｆ ｉ ｃ ｎａ ｔｚｎ ． Ｉｆｕ ｎ ｅｆ ｃｏ ｆｇ ａ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ． Ｔ ｅ ｒｓ ｌｓｓ ｏ ｔａ ｕ ａ ｅ ｒｕ ｈ ｅ ｓｉ ｅ ｙｉ ｏ ａ ｔｄ ｓｇ ｏ ｔｃ ｏ ｅ ｎ ｅ ｃ ａ ｔｒ ｏ ｅ ｗｅｅ ｄ ｓｕ ｓ ｄ ｌ ｓ ｒ ｈ ｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｓ ｒ ｃ ｏ ｇ ｎ ｓ ｓａ ｖ ｒ ｍｐ ｒ ｎ ｅ ｉｎ ｆ ｔ
２１ ０ ０年 ７月
润 滑 与 密封
Ｌ ＵＢＲＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｊ ｌ ０ ０ ｕ ｙ２ １
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ ７ １３ ．
第３ ５卷 第 ７期
ＤＯＩ １． ９ ９ ｊ ｉ ｎ ０ ５ ： ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４—０ ５ ． ０ ０ ０ ． １ ｓ １０ ２ １ ． ７ ０ ０
ｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓ ｖ ｎ ｓ ｌ ｌｃ ａ ｇ ｓ ｏ ｏ ｇ ｎ ｓ ｌ ｈ ｖ ｅ ｒ ｅ ｆ ｃ ｎ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｆｇ ａ ａ ａ ｔ ｒ ，ｅ ｅ ｍａ ｈ ｎ ｅ ｆｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｗｉ ａ ｅ ａ ｇ ａ ｔ ｆ ｔｏ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｅ ｒ，ｒ ｄ ｃ ｎ ｏ ｇ ｎ ｓ ｙ ｌ ｅ ｆ ｅ ｕ ｉ ｇ ｒ ｕ ｈ ｅ ｓ ｍａ ｃ ｕ ｅ ｈ ｇ ｅ ｌ ｔ ｍｐ ｒ ｔ ｒ ．Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｓ ｌ ｃ ｉ ｎ ｏ ｕ ｒｃ ｎ ｓ ａ ｌ ｏ ｍａ ｅ ｔ ｏ ｈ ｓ ｒ ｃ ｓ ｈ ｖ ｅ ａ ｎ ｒ ｓｓａ ｃ ａ ｓ ｉ ｈ ｒ ｆ ｍ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｉ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｅ ｅ ｔ ｆｌ ｂ ａ ｔｉ ｂ ｅ ｔ ｋ ｏ ｔ ｕ ａ ｅ ａ ｅ ｃ ｒ ｉ ｅ ｉｔ ｎ ｅ ｏ ｉ ｆ ｔ
齿轮传动系统故障处理实例
齿轮传动系统故障处理实例1. 故障描述在一个工业设备中，齿轮传动系统出现了故障。
操作人员报告说，在正常运行中突然听到一声巨响，设备停止运转。
经过检查发现，主要故障部件是齿轮传动系统中的一对齿轮。
2. 故障分析2.1. 负荷过大导致齿轮损坏首先要检查传动系统的负荷是否过大。
如果负荷超过了齿轮的承载能力，齿轮就会因过大的压力而损坏。
可以通过检查传动系统的设计参数以及实际的工作负荷来判断是否存在负荷过大的问题。
2.2. 齿轮润滑不良导致齿轮磨损齿轮传动系统的润滑状态也是一个重要的因素。
如果润滑不良，摩擦会导致齿轮表面磨损，进而导致齿轮失效。
可以检查润滑系统的工作状态，包括润滑油的质量和量是否符合要求，润滑油是否有污染物等。
2.3. 齿轮配合间隙不合理导致齿轮噪音和损坏齿轮之间的配合间隙也会影响传动系统的工作。
如果配合间隙过大或过小，会产生噪音和振动，同时也容易导致齿轮的损坏。
可以通过检查齿轮的配合间隙是否符合设计要求来判断是否存在此类问题。
3. 故障处理3.1. 更换齿轮在齿轮损坏的情况下，最常见的处理方法是更换齿轮。
可以根据齿轮的类型、尺寸等参数来选择和更换合适的齿轮。
3.2. 检查和调整负荷为了避免类似的故障再次发生，还需要检查和调整传动系统的负荷。
可以根据设备的工作条件和要求来重新评估和调整工作负荷，确保不会超过齿轮的承载能力。
3.3. 检查和维护润滑系统润滑系统的工作状态直接影响齿轮的寿命和运行效果。
需要检查和维护润滑系统，包括更换润滑油、清理润滑油污染物、检查润滑油管道是否存在堵塞等。
3.4. 调整齿轮配合间隙如果发现齿轮之间的配合间隙不合理，可以进行相应的调整。
根据实际情况，可以调整齿轮的啮合方式、齿轮的安装位置等，以达到合适的配合间隙。
4. 预防措施为了预防类似故障的再次发生，可以采取以下措施：定期检查和维护传动系统，包括齿轮的磨损情况、润滑系统的工作状态等。
认真记录和分析齿轮传动系统的工作参数，及时发现和解决问题。
乏油条件下齿轮传动的润滑与胶合失效分析
Ｊ ｉ ａ Ｊ ｕ ｎ Ｓｈ ｉ Ｗａ ｎ ｋ ａｉ Ｌ ｉ Ｇｕ ｏ ｙ ｕ ｎ
（ １ ． Ｔ ｈ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ４ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｐ ａ ｎ ｚ ｈ ｉ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｐ ａ ｎ ｚ ｈ ｉ ｈ ｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ １ ７ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
乏 油 条件 下 齿轮 传 动 的润 滑 与胶 合 失效 分 析
贾 军 石 万 凯 李 国云
重庆４ ０ ０Biblioteka ０ ４ ４ ；２ ． 攀枝 花学院 四川 攀枝花 ６ １ ７ ０ ０ ０ ）
（ １ ．重庆大学机械传动 国家重点实验 室
摘 要 ：建 立 齿 轮 啮合 传 动 的数 学 模 型 ，以润 滑油 的初 始 油 膜位 置 和 初 始 供 油 油 膜 厚 度 为 对 比输 入 参 数 ，基 于 改 进 的Ｎ ｅ ｗ ｔ ｏ ｎ － Ｒ ａ ｐ ｈ ｓ ｏ ｎ 迭 代 方 法 ，求 解 出在 乏 油 条件 下 齿 轮 传动 线 接 触热 弹流 润 滑 的完 全 数值 解 。结 果 表 明 ，齿 轮 传 动入 １ ３
ｇ ｅ ａ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｎｅ ｗ ｔ ｏ ｎ － ・ Ｒａ ｐ ｈ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ｔ ｈ － －
（ １ ． Ｔ ｈ ｅ Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｋ ｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍ ｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ４ ４， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｐ ａ ｎ ｚ ｈ ｉ ｈ ｕ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｐ ａ ｎ ｚ ｈ ｉ ｈ ｕ ａ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ １ ７ ０ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
乏 油 条件 下 齿轮 传 动 的润 滑 与胶 合 失效 分 析
贾 军 石 万 凯 李 国云
重庆４ ０ ０Biblioteka ０ ４ ４ ；２ ． 攀枝 花学院 四川 攀枝花 ６ １ ７ ０ ０ ０ ）
（ １ ．重庆大学机械传动 国家重点实验 室
摘 要 ：建 立 齿 轮 啮合 传 动 的数 学 模 型 ，以润 滑油 的初 始 油 膜位 置 和 初 始 供 油 油 膜 厚 度 为 对 比输 入 参 数 ，基 于 改 进 的Ｎ ｅ ｗ ｔ ｏ ｎ － Ｒ ａ ｐ ｈ ｓ ｏ ｎ 迭 代 方 法 ，求 解 出在 乏 油 条件 下 齿 轮 传动 线 接 触热 弹流 润 滑 的完 全 数值 解 。结 果 表 明 ，齿 轮 传 动入 １ ３
ｇ ｅ ａ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｗａ ｓ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｃ ｔ ｓ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｄ Ｎｅ ｗ ｔ ｏ ｎ － ・ Ｒａ ｐ ｈ ｓ ｏ ｎ ｉ ｔ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｅ ｔ ｈ － －
齿轮传动实验
齿轮组（包括主动齿轮和从动齿轮）
实验所需材料清单
轴承座及轴承 加载器及砝码
传感器及数据采集器
实验所需材料清单
润滑油及润滑工具 实验所需的其他辅助材料和工具
安全操作规程
实验前需检查实验台各部 件是否完好，如有损坏应 及时更换或维修。
实验过程中应保持实验台 及周围环境的清洁，避免 杂物进入齿轮传动系统。
分析齿轮传动效率及磨损情况
通过实验对比不同参数和工况下 的齿轮传动效率，分析影响效率
的主要因素。
观察齿轮在长时间运转后的磨损 情况，探究磨损机理和预防措施。
结合理论分析和实验结果，提出 改进齿轮传动效率、降低磨损的
具体措施。
提升实验设计与操作能力
通过自主设计实验方案、搭建实验装置、采集实验数据等过程，提升实验设计和操 作能力。
实验过程中应严格遵守实验步 骤和操作方法，避免误操作导 致设备损坏或人身伤害。
实验结束后应关闭电源， 清理实验现场，将实验设 备和材料归位。
加载过程中应逐步增加负 载，避免突然加载导致齿 轮传动系统损坏。
03 实验原理与方法
齿轮传动基本原理回顾
01
02
03
齿轮传动的定义
通过两个或多个齿轮的啮 合来传递运动和动力的机 械传动方式。
确保齿轮传动实验台、电机、传感器、数据采集器等设备完好
无损。
准备实验工具
02
准备必要的工具，如扳手、螺丝刀、测量尺等，以便进行设备
安装和调试。
了解实验原理
03
熟悉齿轮传动的基本原理、传动比计算方法以及实验台的工作
原理。
齿轮安装与调试过程
安装齿轮
根据实验要求选择合适的齿轮，并按照正确的顺序和方向安装在 实验台上。
实验所需材料清单
轴承座及轴承 加载器及砝码
传感器及数据采集器
实验所需材料清单
润滑油及润滑工具 实验所需的其他辅助材料和工具
安全操作规程
实验前需检查实验台各部 件是否完好，如有损坏应 及时更换或维修。
实验过程中应保持实验台 及周围环境的清洁，避免 杂物进入齿轮传动系统。
分析齿轮传动效率及磨损情况
通过实验对比不同参数和工况下 的齿轮传动效率，分析影响效率
的主要因素。
观察齿轮在长时间运转后的磨损 情况，探究磨损机理和预防措施。
结合理论分析和实验结果，提出 改进齿轮传动效率、降低磨损的
具体措施。
提升实验设计与操作能力
通过自主设计实验方案、搭建实验装置、采集实验数据等过程，提升实验设计和操 作能力。
实验过程中应严格遵守实验步 骤和操作方法，避免误操作导 致设备损坏或人身伤害。
实验结束后应关闭电源， 清理实验现场，将实验设 备和材料归位。
加载过程中应逐步增加负 载，避免突然加载导致齿 轮传动系统损坏。
03 实验原理与方法
齿轮传动基本原理回顾
01
02
03
齿轮传动的定义
通过两个或多个齿轮的啮 合来传递运动和动力的机 械传动方式。
确保齿轮传动实验台、电机、传感器、数据采集器等设备完好
无损。
准备实验工具
02
准备必要的工具，如扳手、螺丝刀、测量尺等，以便进行设备
安装和调试。
了解实验原理
03
熟悉齿轮传动的基本原理、传动比计算方法以及实验台的工作
原理。
齿轮安装与调试过程
安装齿轮
根据实验要求选择合适的齿轮，并按照正确的顺序和方向安装在 实验台上。
大型开式齿轮常见损伤及润滑分析
民营科技 ２ ０ １ ３年第３ 期
科 技 论 坛
大型开 式齿轮常 见损伤及润 滑分析
刘 庆 元
（ 神 华 准能 公 司设备 维修 中心 ， 内蒙 古 鄂 尔 多斯 ０ １ ０ ３ ０ ０ ）
摘 要： 在矿山大型采掘设备 中， 开式齿轮 常被选作设备的主要驱动单元。 现针对 吊斗铲齿轮常见的齿面损伤 ， 提 出防止损伤发生 及合理润滑的建议 ， 供现场技 术人 员参考并有望解决现场 问题。
通常发生在相对滑动速度较高的齿顶和齿根区域 。 对于胶合损伤 ， 一方面需要避免超负荷运行 ， 即便齿轮短时处于 过 载状 态 ， 过大 的接触 压力也 会在齿 面上 产生胶 合 。另外 在润滑 方 面
必须选择合适的润滑剂， 由于胶和现象必须在破坏润滑油膜时才能发 生， 因此选用粘度高 、 粘附 ｌ 生能好 、 含极压添加剂的齿轮润滑剂能够抑 制胶合 的产 生 。 ４ 点蚀和 剥落 点蚀的初期形貌是疲劳裂纹。若轮齿接触应力超过极限应力值 ， 并 达到一 定 的循 环次数 时 ， 材 料就 可能 出现疲 劳裂纹 。随着 这些 裂纹 连接 ， 最终造成齿面金属材料的脱落 ， 形成初期点蚀 ， 并可能持 进作用 ， 在节曲面附近出现一条连续的条带。对于新制大型开式齿轮 扩展 、 或翻面使用的齿面 ， 在齿轮的运行初期 ， 必须通过磨合过程来达到磨 续发展为扩展性点蚀 、 片蚀或剥落。点蚀损伤对齿轮的使用寿命有较 光的目的， 借助专用磨合润滑剂快速降低表面粗糙度 、 提高接触比例 ， 大的影响， 严重时使齿轮厚度大大减少 ， 甚至出现断齿 。 防止出现初期损伤， 为后期取得良好润滑状态创造条件。 点蚀的形貌特征： 齿面金属材料的遗失 、 现凹坑 、 且凹坑的边缘 １ ． ２ 磨 料磨 损 。磨料 磨损 指 由于混 在润 滑剂 中的坚硬 颗 粒 （ 如砂粒 、 较为尖锐。对于点蚀损伤， 需抑制其发展源头， 即裂纹的产生， 在开式 锈 蚀物 、 金 属杂 质 等 ） ， 在 齿 面啮 合时 的相 对运 动 中 ， 使 齿 面材料 发 生 齿轮的不同运行阶段 ， 借助于润滑 ， 可以防止点蚀的出现。 遗 失或 错位 。 磨 料磨损 的形 貌特 征 ： 齿 面出现 不同尺 寸的分散 凹坑 ， 其 ５ 塑性 变形 轮齿的塑性变形是一种卸去施加的载荷后不能恢复的变形 ， 其 边缘比较圆滑。 此种损伤类型与润滑无关， 且不会持续扩展， 但降低了 齿轮的接触比例 ， 可采取如下预防性措施 ： 第一 ， 在设备的安装阶段， 清除齿轮副和齿轮罩上 的杂质 ； 第二， 若采用喷射润滑或循环润滑方 式， 需做好润滑系统相关部件的清洁工作 ， 避免杂质混入 。 若采用油池 润滑方式 ， 需仔细清理油池和带油部件 ； 第三， 改善润滑系统和齿轮罩 诱因都是轮齿受过大载荷造成的。轮齿的塑性变形可以分为两大类 ： 齿体塑变和齿面塑变。 前者是由于齿体材料受到的应力超过弹陛极限 所致 ， 而后者除了高应力外还与轮齿啮和时的摩擦条件有关（ 摩擦使 齿面材 料流 动 ） 。 对于 开式齿 轮 ， 典型 的齿 面塑变类 型为 起脊 。 起 脊 的 形貌特征 ： 齿轮材料在齿表上流动， 齿面上出现类似山脊的形状 ， 平行 的密封条件， 避免外部异物混入润滑剂。 严重 时沿 整个齿 宽分 布。 １ ． ３ 过度磨损。过度磨损是指 由于长期使用性能欠缺的润滑剂 ， 抗磨 于齿轮 的啮合 线 ， 损性能差， 摩擦系数过高 ， 大的滑动摩擦力使轮齿表面快速磨损 ， 从而 对于开式齿轮，过大的冲击载荷和滑动摩擦力是形成塑性变形 使齿轮副达不到设计寿命。 过度磨损的形貌特征 ： 齿轮表面明显粗糙 ， 的主要因素 ， 除设备安装 、 维护时注意保证各安装限度和尺寸外， 良好 严重时齿廓失去渐开线形状 ， 通常过度磨损的齿轮伴随着胶合 、 擦伤 的润滑条件能够缓解塑 ｌ 生 变形的产生。 等损伤 ， 齿轮的过度磨损和所用润滑剂性能直接相关 。要求润滑剂具 ６ 选择 合适开 式齿轮 润滑 剂 有适合Ｔ况推荐的工作粘度， 含极压添加剂 、 良好的抗磨性能 、 低的滑 通过 对上 述常 见损 伤分 析 ， 对 于不 同运 行 阶段 的大 型开 式齿 轮 ， 动摩擦系数 ， 能够有效降低齿轮的磨损速度 ， 延长齿轮寿命。 ２ 擦 伤 擦伤是由于齿轮表面承受过大的接触压力 、润滑剂极雁 性能不 足 或齿 面缺 乏足够 的 润滑 剂 ， 导 致润 滑 油膜 不能 建立 ， 齿 轮处 于 干摩 擦或边界摩擦状态， 啮合齿面直接接触 ， 造成齿轮材料的移除。 擦伤的 形 貌特 征 ： 在 齿面 上沿 滑动 方 向 出现沟 槽 ， 主要 分布 在滑 动 速度 较快 的齿顶 、 齿 根 区域 。 防止齿 轮擦伤 ， 除避免 设备 超负荷 运行 ， 造 成轮齿 接 触压 力过 大外 还应 选用 承 载能 力强 、 粘 度高 的润 滑 剂 ， 改 善润 滑 条 件， 提高油膜厚度； 保障足量的润滑剂到达啮合齿面， 若采取喷射润滑 对润滑剂有着完全不同的要求， 新齿轮表面粗糙 ， 接触 比例偏低 ， 不可 避免 现轻微擦伤和疲劳裂纹， 因此需防止轻微擦伤持续发展为严重 擦伤， 防止疲劳裂纹持续发展为点蚀和剥落。必须借助特殊的磨合润 滑剂 ， 当齿表具备足够的接触比例后， 磨光阶段 即可结束 ， 此时齿面具 备形 成 良好 润滑油 膜 的基本 条件 。要 求选 用 的润 滑剂 具备 高的粘 度 ， 承载能力强 、 粘附 性能好 、 含极压添加剂 、 良好 的抗磨损性能 、 适应齿 面较 高 的工作温 度等 。 目前威特魔力 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ Ｒ Ｏ Ｌ Ｕ Ｂ Ｅ为吊斗铲各种齿轮的磨合提供 型 号为 ３ ２ ０ 、 ８ ０ ０ 、 １ ０ ０ ０等专用的磨合润滑剂 ， 同时适用于喷射 、 循环 、 油 从 吊斗 铲运 行 ２ ５ ０ ０ ０检修 过程 中发现 ： 左侧 行 走 方式 ， 需合理设置系统参数， 避免喷射 间隔时间过长 、 润滑剂用量过 池 等 多种润 滑方 式 ， 低， 在运行中注意防止出现润滑系统故障， 若采取油池润滑方式 ， 需在 减速箱二级驱动轮有一处剥落 ，右侧行走减速箱大齿轮有三处点蚀 ， 日常检查中注意液位的高低 ， 尤其是当齿轮 中心线和油池液面具有一 其他润滑 良好。 定斜度时 ， 注＝ 亩 ＝ ｝ 由 位的高度应以高端为准。 结语 ： 润滑在机械传动中和设备保养中均起着重要作用， 润滑能
科 技 论 坛
大型开 式齿轮常 见损伤及润 滑分析
刘 庆 元
（ 神 华 准能 公 司设备 维修 中心 ， 内蒙 古 鄂 尔 多斯 ０ １ ０ ３ ０ ０ ）
摘 要： 在矿山大型采掘设备 中， 开式齿轮 常被选作设备的主要驱动单元。 现针对 吊斗铲齿轮常见的齿面损伤 ， 提 出防止损伤发生 及合理润滑的建议 ， 供现场技 术人 员参考并有望解决现场 问题。
通常发生在相对滑动速度较高的齿顶和齿根区域 。 对于胶合损伤 ， 一方面需要避免超负荷运行 ， 即便齿轮短时处于 过 载状 态 ， 过大 的接触 压力也 会在齿 面上 产生胶 合 。另外 在润滑 方 面
必须选择合适的润滑剂， 由于胶和现象必须在破坏润滑油膜时才能发 生， 因此选用粘度高 、 粘附 ｌ 生能好 、 含极压添加剂的齿轮润滑剂能够抑 制胶合 的产 生 。 ４ 点蚀和 剥落 点蚀的初期形貌是疲劳裂纹。若轮齿接触应力超过极限应力值 ， 并 达到一 定 的循 环次数 时 ， 材 料就 可能 出现疲 劳裂纹 。随着 这些 裂纹 连接 ， 最终造成齿面金属材料的脱落 ， 形成初期点蚀 ， 并可能持 进作用 ， 在节曲面附近出现一条连续的条带。对于新制大型开式齿轮 扩展 、 或翻面使用的齿面 ， 在齿轮的运行初期 ， 必须通过磨合过程来达到磨 续发展为扩展性点蚀 、 片蚀或剥落。点蚀损伤对齿轮的使用寿命有较 光的目的， 借助专用磨合润滑剂快速降低表面粗糙度 、 提高接触比例 ， 大的影响， 严重时使齿轮厚度大大减少 ， 甚至出现断齿 。 防止出现初期损伤， 为后期取得良好润滑状态创造条件。 点蚀的形貌特征： 齿面金属材料的遗失 、 现凹坑 、 且凹坑的边缘 １ ． ２ 磨 料磨 损 。磨料 磨损 指 由于混 在润 滑剂 中的坚硬 颗 粒 （ 如砂粒 、 较为尖锐。对于点蚀损伤， 需抑制其发展源头， 即裂纹的产生， 在开式 锈 蚀物 、 金 属杂 质 等 ） ， 在 齿 面啮 合时 的相 对运 动 中 ， 使 齿 面材料 发 生 齿轮的不同运行阶段 ， 借助于润滑 ， 可以防止点蚀的出现。 遗 失或 错位 。 磨 料磨损 的形 貌特 征 ： 齿 面出现 不同尺 寸的分散 凹坑 ， 其 ５ 塑性 变形 轮齿的塑性变形是一种卸去施加的载荷后不能恢复的变形 ， 其 边缘比较圆滑。 此种损伤类型与润滑无关， 且不会持续扩展， 但降低了 齿轮的接触比例 ， 可采取如下预防性措施 ： 第一 ， 在设备的安装阶段， 清除齿轮副和齿轮罩上 的杂质 ； 第二， 若采用喷射润滑或循环润滑方 式， 需做好润滑系统相关部件的清洁工作 ， 避免杂质混入 。 若采用油池 润滑方式 ， 需仔细清理油池和带油部件 ； 第三， 改善润滑系统和齿轮罩 诱因都是轮齿受过大载荷造成的。轮齿的塑性变形可以分为两大类 ： 齿体塑变和齿面塑变。 前者是由于齿体材料受到的应力超过弹陛极限 所致 ， 而后者除了高应力外还与轮齿啮和时的摩擦条件有关（ 摩擦使 齿面材 料流 动 ） 。 对于 开式齿 轮 ， 典型 的齿 面塑变类 型为 起脊 。 起 脊 的 形貌特征 ： 齿轮材料在齿表上流动， 齿面上出现类似山脊的形状 ， 平行 的密封条件， 避免外部异物混入润滑剂。 严重 时沿 整个齿 宽分 布。 １ ． ３ 过度磨损。过度磨损是指 由于长期使用性能欠缺的润滑剂 ， 抗磨 于齿轮 的啮合 线 ， 损性能差， 摩擦系数过高 ， 大的滑动摩擦力使轮齿表面快速磨损 ， 从而 对于开式齿轮，过大的冲击载荷和滑动摩擦力是形成塑性变形 使齿轮副达不到设计寿命。 过度磨损的形貌特征 ： 齿轮表面明显粗糙 ， 的主要因素 ， 除设备安装 、 维护时注意保证各安装限度和尺寸外， 良好 严重时齿廓失去渐开线形状 ， 通常过度磨损的齿轮伴随着胶合 、 擦伤 的润滑条件能够缓解塑 ｌ 生 变形的产生。 等损伤 ， 齿轮的过度磨损和所用润滑剂性能直接相关 。要求润滑剂具 ６ 选择 合适开 式齿轮 润滑 剂 有适合Ｔ况推荐的工作粘度， 含极压添加剂 、 良好的抗磨性能 、 低的滑 通过 对上 述常 见损 伤分 析 ， 对 于不 同运 行 阶段 的大 型开 式齿 轮 ， 动摩擦系数 ， 能够有效降低齿轮的磨损速度 ， 延长齿轮寿命。 ２ 擦 伤 擦伤是由于齿轮表面承受过大的接触压力 、润滑剂极雁 性能不 足 或齿 面缺 乏足够 的 润滑 剂 ， 导 致润 滑 油膜 不能 建立 ， 齿 轮处 于 干摩 擦或边界摩擦状态， 啮合齿面直接接触 ， 造成齿轮材料的移除。 擦伤的 形 貌特 征 ： 在 齿面 上沿 滑动 方 向 出现沟 槽 ， 主要 分布 在滑 动 速度 较快 的齿顶 、 齿 根 区域 。 防止齿 轮擦伤 ， 除避免 设备 超负荷 运行 ， 造 成轮齿 接 触压 力过 大外 还应 选用 承 载能 力强 、 粘 度高 的润 滑 剂 ， 改 善润 滑 条 件， 提高油膜厚度； 保障足量的润滑剂到达啮合齿面， 若采取喷射润滑 对润滑剂有着完全不同的要求， 新齿轮表面粗糙 ， 接触 比例偏低 ， 不可 避免 现轻微擦伤和疲劳裂纹， 因此需防止轻微擦伤持续发展为严重 擦伤， 防止疲劳裂纹持续发展为点蚀和剥落。必须借助特殊的磨合润 滑剂 ， 当齿表具备足够的接触比例后， 磨光阶段 即可结束 ， 此时齿面具 备形 成 良好 润滑油 膜 的基本 条件 。要 求选 用 的润 滑剂 具备 高的粘 度 ， 承载能力强 、 粘附 性能好 、 含极压添加剂 、 良好 的抗磨损性能 、 适应齿 面较 高 的工作温 度等 。 目前威特魔力 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ Ｒ Ｏ Ｌ Ｕ Ｂ Ｅ为吊斗铲各种齿轮的磨合提供 型 号为 ３ ２ ０ 、 ８ ０ ０ 、 １ ０ ０ ０等专用的磨合润滑剂 ， 同时适用于喷射 、 循环 、 油 从 吊斗 铲运 行 ２ ５ ０ ０ ０检修 过程 中发现 ： 左侧 行 走 方式 ， 需合理设置系统参数， 避免喷射 间隔时间过长 、 润滑剂用量过 池 等 多种润 滑方 式 ， 低， 在运行中注意防止出现润滑系统故障， 若采取油池润滑方式 ， 需在 减速箱二级驱动轮有一处剥落 ，右侧行走减速箱大齿轮有三处点蚀 ， 日常检查中注意液位的高低 ， 尤其是当齿轮 中心线和油池液面具有一 其他润滑 良好。 定斜度时 ， 注＝ 亩 ＝ ｝ 由 位的高度应以高端为准。 结语 ： 润滑在机械传动中和设备保养中均起着重要作用， 润滑能
2024版《机械设计基础》第六章齿轮传动
安全系数
在强度计算中引入安全系数，以保证齿轮 在极端工况下仍能安全可靠地工作。
齿轮疲劳寿命预测方法
疲劳寿命概念
齿轮在循环载荷作用下，经过一定次 数的应力循环后发生疲劳破坏的寿命。
影响因素
齿轮的疲劳寿命受多种因素影响，如 材料性能、制造工艺、润滑条件和使 用环境等。
预测方法
基于疲劳累积损伤理论，结合齿轮的 受力分析和材料特性，采用试验或数 值模拟等方法预测齿轮的疲劳寿命。
确定合理的齿轮参数
包括模数、齿数、压力角、螺旋角等， 以满足传动比、承载能力和传动平稳 性等要求。
保证齿轮的精度和强度
通过合理的制造工艺和材料选择，确 保齿轮具有足够的精度和强度，以承 受传动过程中的载荷和冲击。
考虑润滑和冷却
为齿轮传动装置提供适当的润滑和冷 却，以减少磨损、降低温度和防止腐 蚀。
典型齿轮传动装置实例分析
齿轮热处理工艺选择及优化
退火
消除齿轮内部应力，降低硬度，便 于加工。
正火
提高齿轮硬度和强度，改善切削性 能。
淬火
使齿轮获得高硬度和高耐磨性，提 高齿轮使用寿命。
回火
消除淬火产生的内应力，稳定齿轮 尺寸，提高韧性。
齿轮制造工艺流程简介
01
02
齿轮毛坯加工
包括锻造、铸造、焊接等工艺， 获得齿轮的基本形状。
齿轮传动具有传动比准确、效率高、结构紧凑、工作可靠、寿命长等 优点。同时，齿轮传动也具有制造和安装精度要求高、成本较高等缺 点。
齿轮传动分类及应用
分类
根据齿轮的轴线相对位置，齿轮传动可分为平行轴齿轮传动、 相交轴齿轮传动和交错轴齿轮传动。根据齿轮的齿形，齿轮传 动又可分为直齿、斜齿、人字齿、圆弧齿等。
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潘存云教授研制 潘存云教授研制
齿面接触疲劳
三、 轮齿的失效形式
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 齿面点蚀 失效形式 齿面胶合
高速重载传动中，常因啮 合区温度升高而引起润滑 失效，致使齿面金属直接 接触而相互粘连。当齿面 向对滑动时，较软的齿面 沿滑动方向被撕下而形成 沟纹。
措施： 1.提高齿面硬度 2.减小齿面粗糙度 3.增加润滑油粘度低速 4.加抗胶合添加剂高速
五、齿轮传动的润滑
3、齿轮传动的润滑方案：
1）按装置类型分类： 1、V<12m/s——浸油润滑 2、V>12m/s——喷油润滑
（图6-22）
（图6-22）
齿轮传动的润滑方式，主要取决于齿轮圆周速度的大小。对 于速度较低的齿轮传动或开式齿轮传动，采用定期人工加润滑油 或润滑脂。对于闭式齿轮传动，当齿轮圆周速度v <12m/s 时，采 用大齿轮浸入油池中进行浸油润滑； 当v >12m/s 时，为了避免搅 油损失，常采用喷油润滑
四、齿轮噪音及其控制
2、选择适宜的润滑方案
齿轮传动的基本润滑要求： 适当的粘度或稠度 良好的极压抗磨性 良好的抗氧化安定性 良好的抗剪切安定性 良好的防锈性 良好的抗泡沫性 良好的抗乳化性 塑胶齿轮还要求要与良好的相容性
五、
齿轮传动的润滑
齿轮传动时，相啮合的齿面间有相对滑动，因此就要 发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率， 特别是高速传动，就更需要考虑齿轮的润滑。 1、润滑的目的： • 改善摩擦表面的粗糙度， • 减小接触面的摩擦系数， • 减小摩损，延长寿命 • 同时由于润滑油脂膜的存在，可以对齿轮转动中 的冲击起到一定的缓冲作用。
五、齿轮传动的润滑
3、齿轮传动的润滑方案： 2）按转速分类：
• 低速重载齿轮传动：一般将转速低于60r/min及分度圆切 向速度低于5m/s的齿轮,齿面接触应力大于500Mps称为低 速重载齿轮。低速重载齿轮的速度慢，齿面接触应力大， 工作齿面间的润滑油容易被挤出来，不能形成弹性流体 动力润滑膜，齿面经常处于边界摩擦状态。这就要求了 在选择润滑油时，尽量选粘度较高的极压润滑油啊，或 稠度较小（较硬）的极压润滑脂。 • 一般将转速超过3000r/min及分度圆切向速度超过25m/s 的齿轮传动称为高速齿轮传动。高速齿轮传动应用广泛， 包括了增速（如离心式压缩机）和减速（如工业汽轮机） 两个方面，可以选择粘度较小的油或稠度较大（较软） 的润滑脂
五、齿轮传动的润滑 3、齿轮传动的润滑方案：
3）按材料分类 • 金属齿轮润滑产品：选择金属防护性能好，合适 粘稠度的极压润滑油脂。 • 粉末冶金齿轮：选择一些不含固体添加剂，与齿 轮内浸油相容性好，抗氧化性能好，粘稠度合适 的润滑油脂。 • 塑料齿轮：选择一些材料相容性好，粘附性能高， 润滑膜厚的润滑油脂。
按装置型 式分
按使用情 况分
裸露、灰尘、易磨损，适于低速传动。 有简单防护罩，大齿轮浸入油池，润滑得到改 善、适于非重要应用； 全封闭、润滑良好、适于重载。 以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。
半开式传动 闭式传动 动力齿轮
按齿面硬 度分
以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。 传动齿轮 硬齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）
三、 轮齿的失效形式
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 齿面点蚀 失效形式 齿面胶合 齿面磨损 跑合磨损 磨粒磨损
措施：1.减小齿面粗糙度 2.改善润滑条件，ห้องสมุดไป่ตู้洁环境 3.提高齿面硬度
潘存云教授研制
三、 轮齿的失效形式
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 齿面点蚀 失效形式 齿面胶合 齿面磨损 齿面塑性变形
表面凸出 从动齿 主动齿
三、 轮齿的失效形式
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 失效形式
１、过载突然断裂 ２、疲劳折断。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
三、 轮齿的失效形式
一、轮齿的失效形式 轮齿折断 齿面点蚀 失效形式
齿面接触应力按脉动 循环变化当超过疲劳 极限时，表面产生微 裂纹、高压油挤压使 裂纹扩展、微粒剥落。 点蚀首先出现在节线 处，齿面越硬，抗点 蚀能力越强。软齿面 闭式齿轮传动常因点 蚀而失效。
五、齿轮传动的润滑
2、齿轮传动的润滑具有特殊性
1）轮齿形成油楔的条件差； 2）啮合齿面间压力大，而且相对滑动的大小和方向变 化大，齿轮常处于边界润滑和混合润滑状态； 3）每次啮合都要重新建立油膜，润滑是断续的； 4）载荷大，摩擦热也大，易使油温上升，加速油膜的 破坏 5）齿轮的材料、热处理、加工和装配精度及齿面粗糙 度等影响因素。 因此，齿轮传动的合理润滑设计是十分重要的。 在润滑方案的选择上，应根据材料种类，工作温度， 转速，负荷等情况选择合适的润滑方案。
齿轮传动及润滑分析
齿轮传动润滑
一．齿轮的功用及类型 二．齿轮运动力学分析 三．轮齿的失效形式 四．齿轮噪音及其控制 五．齿轮的润滑
一、齿轮的功用及类型
作用： 不仅用来传递运动、传递动力、而且能改变齿轮传动的方 向。
直齿圆柱齿轮传动 斜齿圆柱齿轮传 锥齿轮传动 人字齿轮传动 开式传动 分 类 按类型 分
潘存云教授研制
表面凹陷
四、齿轮噪音及其控制
一、齿轮噪音来源 齿轮噪音是由机械振动形成的，它与机械性 噪音产生的机理大致相同，主要包括： 齿轮啮合刚性的周期性变化对传动噪声的 影响 齿轮传动误差和安装误差对传动噪声的影 响 1)齿形误差 2)齿距误差 3)齿轮的轴线度、平行度及中心距误差
四、齿轮噪音及其控制
软齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）
二、 齿轮运动力学分析
1、根据前人对渐开线直齿圆柱齿轮转动与其润滑油膜压力 及厚度的研究发现： 齿轮啮入点的油膜压力高于啮出点，而啮入点膜厚则 远小于啮出点。最高油膜压力发生在双齿啮合转变为 单齿啮合后的瞬时，双齿啮合变为单齿啮合的瞬间油 膜厚度和单齿啮合变为双齿啮合的瞬间油膜厚度都比 较小。所以最大受力点在啮入点和双齿啮合变为单齿 啮合的瞬间点以及单齿啮合变为双齿啮合的瞬间点。 齿轮模数、传动比和压力角等参数均对油膜压力与膜 厚有影响。模数、传动比、压力角越大，则齿轮的油 膜压力越低，膜厚越厚。齿轮转速越快，润滑油粘度 越大，则齿间油膜越厚。
二、齿轮噪音控制 由以上力学分析及噪音来源可以明显看到，要 控制齿轮噪音，可以从以两个大的方面入手 1、齿轮的结构设计参数是噪音控制的关键 材料选择 齿形 设计参数 加工精度 运转状况 试验证明：①齿向修缘可降低传动噪声2～8分贝；②齿形 修缘可降低传动噪声5分贝(尤其适用于直齿轮传动)； ③减小齿面粗糙度可降低传动噪声0～7分贝