齿轮性能检测及失效分析分析
变速器齿轮损坏失效分析和变速器故障分析及排除措施
八
相啮合的一对齿轮，部份齿不规则的损坏（缺、裂、断）。部份齿完全正常，缺裂的齿有一齿或多齿的齿面上有明显或较深的光滑的压痕。
有金属或较硬的异物作用于齿面上产生。一是箱体内其它零件（如轴承、滚针、锁销等）脱落或损坏的碎屑掉于高速旋转的齿面上；二是装配时掉入的销子、铁丝、钢钉等异物被润滑油意外的卷入齿面。
修理厂
修理厂
赔偿
二
齿面点蚀
1
全齿面针状点蚀（小麻点）
箱体内不清洁；油料使用不当。要选用粘度大的85w/90重负荷双曲线齿轮油。
用户
用户自负
2
齿中部小面积破坏性点蚀（粒状）
热处理渗碳淬火有效硬化层深不够，表面硬度梯度大，齿形设计不合理等不符合技术标准要求
制造者
厂家调换
三
齿面剥落（掉皮）或拉伤
产品设计不合理，滑动系数太大，材料或热处理不符合技术和标准要求。
2
齿宽1/3或1/2扭曲，有, 1/3或1/2保持原状，齿面磨损正常。
啮合错位、偏载。没有满齿宽接触，一是装配没有检查轴向移动间隙和换档系统间隙，二是换档操作不当、抢档不到位。主要是EQ140二轴一档齿轮（主一）、中间轴（付轴），偶尔有倒档齿轮等滑动换档变速器齿轮。
用户
用户自负
六
轮齿变形，过渡磨损，未啮合部位或无接触部份变色发蓝。
啮合错位，偏载。因卡簧失效，轴承损坏、换档不到位等原因造成。
用户或修理厂
用户自负
4
只断一齿，断面有明显夹灰，断面颜色不一致。
材料有夹灰，微裂纹等质量问题
制造者
厂家调换
5
齿轮破裂
齿根或键槽尖角过渡，应力集中或材料质量问题。
制造者
厂家调换
序号
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。
机械基础-齿轮传动失效分析
二、齿面点蚀
产生原因 接触应力——疲劳裂纹 ——裂纹扩展——麻点状小坑
二、齿面点蚀
发生场合及产生部位
发生在：闭式齿轮传动中 靠近节线的齿根面处
二、齿面点蚀
预防措施
提高齿面硬度 降低表面粗糙度值 改善润滑条件 改变设计参数
轮齿折断
齿面点蚀
齿面磨损
齿面胶合
塑性变形
一、轮齿折断
产生原因 疲劳折断 过载折断
一、轮齿折断
硬齿面（齿面硬度＞350HBW）闭式传动齿轮，失效形式是轮齿折断
发生场合及产生部位 发生在：开式齿轮传动和 闭式硬齿面齿轮传动中 直齿轮：全齿折断 斜齿轮：局部折断
一、轮齿折断
硬齿面（齿面硬度＞350HBW）闭式传动齿轮，失效形式是轮齿折断
带式输送机的设计
学习导图
CONTENTS
一、轮齿折断 二、齿面点蚀 三、齿面磨损 四、齿面胶合 五、塑性变形 六、总结
任务导入
某齿轮箱，齿轮使用一段时间后发生如下损坏，请分析失效形式，产生原因， 提出防止失效措施。
任务导入
齿轮设计首要考虑齿轮在传动中不发生失效，常见的齿轮失效一般发生在轮齿 上。
三、齿面磨损
产生原因 硬质微粒进入——轮齿表面磨损
三、齿面磨损
发生场合及产生部位
发生在：开式齿轮传动中 全齿面磨损
三、齿面磨损
预防措施
加防护装置 提高齿面硬度 减小接触应力 降低表面粗糙度值 保持润滑油的清洁
四、齿面胶合
产生原因
压力大，温度升高 ——金属相互粘连 ——粘住的地方被撕破——带状或 大面积的伤痕
四、齿面胶合
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。
齿轮质量控制专题——齿轮断裂失效分析和质量控制
腐 蚀 后 观 察 ， 陔试 样 存 较 严 重的 偏 析现 象 （ 【 割ｌ ２ ）。 心 部 组 织 为 板 条 玛 氏体 ， 部 分 区 域组 织 粗 火 ，按Ｊ Ｂ ／ Ｔ ９ ２ ｌ 】
２ ０ ０ ８ 为７ 级 （ ｌ ３ ）。
１ ４） 。
表 面 组 织 为 针状 屿氏 体 ，组
织 细 小 ，按 ＧＢ／ Ｔ ９ ２ ｌ １ ２ ０ ０ ８ 评
廓钻孔、滚齿加工后 ，送热处理
车 间 渗 碳 淬 火 ；２ ０ １ ２ 年３ 月２ ０ 日 ｝ ｝ ｛ 炉 ；２ ０ ｌ ２ 年４ 月２ 日 内 磨 、 平 磨 、磨 齿 完 工 ；２ ０ １ ２ 年４ 月６ 日装 配试 车 ，在 试 车 过 程 中发 生 齿 轮
为了找出齿轮失效 的原因 ， 我 们 从 原 材 料 、热 处 理 工 艺 、 车
削 加 工 工 艺 、金 相 组 织 ，以 及 裂
进 行 控 制 ，进 行 表 面Ｍ Ｔ ￣ ： Ｉ Ｉ Ｐ Ｔ 检 测 ， 以 确 保 表 面 无 车 削 裂 纹 存
在。
抛九一内磨一平磨 一 ＋ 磨齿。
２ ｈ，出炉 空冷 。
渗 碳 工 艺 为 ：７ ６ ０℃ 等 温
２ ｈ ，然后在９ ３ ０ ¨ Ｃ渗 碳 渗 碳 后
对 原 材 料 进 行 严 格 控制 ，许通 过
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方 法 及 实地 调 查研 究 分析 ，找 出 了齿轮
失 效 的原 因并提 出 了相 应 的 改进 和 预 防
齿轮传动失效分析
在 任意 部位 的裂 纹 ， 可 能在 裂 纹 处产 生 应 力 集 中 ， 使 均 促
裂纹 扩展 ， 终导 致 齿 的断 裂 。 最
发 生 点 蚀 的 常 见 原 因 是 齿 表 面 硬 度 不 够 ， 齿 轮 装 配 新
精 度 不符 合 要 求 ，齿 面上 负 载 分 布不 均 匀 以及 频 繁启 动
轮齿 的抗 疲 劳折 断 能力 。
２ 齿 面 疲劳 （ 蚀 、 落 ） 点 剥
由于齿 面 的接触 应 力是 交 变 的 ，经应 力 多次 重 复后 ，
在 节线 附近 靠近 齿 根部 分 的表 面 上 ， 出现 若 干小 裂纹 ， 会
封 闭 在 裂 纹 中 的 润 滑 油 ， 压 力 作 用 下 ， 生 楔 挤 作 用 而 在 产
经 过 一 定 的 载 荷 循 环 后 ， 的 根 部 有 可 能 产 生 裂 纹 。齿 轮 齿
继续 工 作 ， 纹 向根 部纵 深 发展 。当裂纹 削 弱后 的根部 不 裂
能 承 受 弯 曲 应 力 时 ， 就 发 生 断 裂 。 此 外 ， 轮 的 淬 火 裂 齿 齿 纹 、 削 裂 纹 以 及 轮 齿 严 重 磨 损 后 ， 厚 过 分 减 薄 时 产 生 磨 齿
引起 的过载 。 对 于 软 面 齿 轮 ， 载 荷 不 大 时 ， 工 作 初 期 ， 于 相 啮 当 在 由
合 的齿 面 接 触不 良造 成 局部 应 力 过 高 而 出现 麻 点 ， 即早 期 点 蚀 。如果 在 足够 大 的载荷 作 用下 ， 面点 蚀 面积 不断 齿
扩 展 ， 点 数 量 不 断 增 多 ， 蚀 坑 大 而 深 ， 会 发 展 成 破 麻 点 就
坏 性 点蚀 。
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。
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2017/11/2
齿轮传动的失效形式
1.轮齿折断：折断发生在齿根处
1）过载折断（淬火钢和铸铁齿轮常见的失效形式）； Fn 2）疲劳折断。 采取措施： 1）材料及热处理； 2）增大模数； 3）增大齿根圆角半径消除刀痕； 4）喷丸、滚压处理； 5）增大轴及支承刚度。
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2.齿面点蚀：轮齿接触表面在变化的接触应 力作用下，由于疲劳而产生的麻点剥蚀损 伤现象，开始是针尖大小麻点，逐渐扩展 连成片状。点蚀一般首先出现在齿根靠近 节线处，再向其它部位扩展。 形成原因： 轮齿在节圆附近一对齿受力，载荷大； 滑动速度低形成油膜条件差；接触疲劳产 生麻点 。
齿轮性能检测及失效分析
第二组
任务目标
理解汽车齿轮传动的失效形式 了解圆柱齿轮的结构和结构检测 了解齿轮传动的润滑和效率 了解直齿圆柱齿轮的强度校核 掌握汽车齿轮材料应用 直齿圆柱齿轮轮齿的受力分析 能够判断齿轮失效类型并提出防范措施 能够识别汽车齿轮所用材料
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齿轮概述
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齿轮传动精度等级的：
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齿轮传动的润滑
一.齿轮传动的润滑方式： 1.开式和半开式齿轮传动：人工定期加润 滑剂。润滑剂：润滑油或润滑脂。 2.闭式齿轮传动：润滑方式由齿轮的圆周 速度大小定。 当速度小于12米/秒，油池润滑 当速度大于12米/秒，喷油润滑
2017/11/2
2017/11/2
采取措施： 提高材料的硬度； 加强润滑，提高油的粘度 3.齿面的胶合：齿面粘连后撕脱 原因： 高速重载；滑动速度大；散热不良；齿面金属熔化粘连后撕脱—— 热胶合 低速重载，由于齿面间油膜破坏，也会出现胶合——冷胶合 采取措施： 1）减小模数，降低齿高（降低滑动系数）； 2）抗胶合能力强的润滑油； 3）两轮采用不同的材料及硬度； 4）提高齿面硬度、降低粗糙度； 5）热平衡计算。
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1.表面淬火 用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火硬度可达52 56HRC， 由于齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性较高，用于轻 微冲击、要求结构紧凑、无须磨齿的场合。 2.渗碳淬火 渗碳钢用于低碳钢和低碳合金钢，表面淬火硬度可 达52-56HRC，齿面的硬度高，耐磨性好，而齿芯的韧性 较高，用于冲击严重、要求结构紧凑的重要齿轮传动。 通常渗碳淬火后要磨齿。 3.调质 用于中碳钢和中碳合金钢。调质后齿面硬度一般 为220260HBS。适用于无结构尺寸要求。
一、齿轮传动的组成及工作原理：
1.组成：主动轮、从动轮
2.工作原理：齿轮传动是啮合传动，靠主动轮齿和从 动轮齿的相互啮合来传递运动和动力。
二、齿轮传动的特点：
1. 效率高； 2. 结构紧凑； 3. 工作可靠、寿命长； 4. 传动比稳定； 应用范围广。
6. 制造、安装精度要求高，因此 成本高； 7. 不宜传动距离过大的场合。
r/min 圆周力： 主动轮上Ft1与v1反向； 从动轮上Ft2与v2同向 径向力： Fr1和Fr2指向各自的轮心
标准斜齿圆柱齿传动的强度计算
一·轮齿上的受力分析：
Fn
Ft(圆周向力)
Fr(径向力) Fa(轴向力)
2017/11/2
精度等级
1.
2.
3.
制造和安装齿轮不可避免地要产生各种误 差，这些误差对齿轮传动带来影响： 影响传动的准确性: 如齿圈径向跳动公差Fr、 公法线 长度变动公差Fw等。（运动精度） 影响传动的平稳性：如齿形公差ff、齿距极 限偏差fpt等。（工作平稳性精度） 影响载荷分布的均匀性：齿向公差F等。 （接触精度）
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受力大小：Fn分解为
Ft、 Fr
切向力Ft1
2T1 Ft 2 d1
径向力Fr1 Ft1 tg Fr 2
法向力Fn1
其中：
Ft Fn 2 cos
kW
P 1 n5 106
力的方向：
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4.齿面磨损： 原因：相对滑动；润滑不 良；存在杂质。 措施： 1）加强润滑； 2）开式改闭式传动 5.齿面的塑性变形： 原因：重载，齿面软 措施：提高材料的硬度， 改善润滑
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齿轮材料
一. 常用材料： 齿轮常用材料是各种牌号的中碳钢，中、低 碳合金钢，铸钢和铸铁等。一般多采用锻造 毛坯或轧制钢材， 齿轮尺寸较大或结构复杂且生产批量大时， 可采用铸钢或铸铁。
二. 润滑剂的选择：
润滑脂、润滑油
2017/11/2
THANKS!
2017/11/2
2017/11/2
4.正火（常化） 正火用于消除内应力，亦适用于机械强度要求不高 的齿轮。 5.渗氮 渗氮后齿面硬度可达60-62HRC，因氮化温度低，轮 齿的变形小，适用于难于磨齿（如内齿轮），又要求齿 面硬度大的场合。
2017/11/2
标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算
一. 轮齿的受力分析： 1）作用在齿面上的分布载荷以作用在齿宽中点上的节点处的集中力代替； 2）忽略摩擦力。
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调质钢 45、40Cr、30CrMnSi、35SiMn等
锻钢 钢 金属 铸铁 铸钢 渗碳钢 20Cr、 20CrMnTi等 氮化钢 35CrAlA、38CrMoAlA 等 ZG310-570等
HT250、HT200、QT500-5等
非金属：夹布塑胶、尼龙 常用于小功率、精度不高、噪声低的场合