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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
■
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。