齿轮传动论文齿轮失效论文：齿轮的失效形式及未来的发展趋势

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1、齿轮传动论文齿轮失效论文：齿轮的失效形式及未来的发展趋势摘要：现代机械设备虽然多种多样，但齿轮传动仍是目前广泛采用的主要传动形式之一。各种机械、仪器、仪表、汽车、船舶、飞机等都离不开齿轮传动。齿轮的失效将影响系统不能正常运行，针对齿轮常见的失效形式进行分析，并阐述了齿轮未来的发展趋势。关键词：齿轮失效形式发展趋势齿轮，任意一个有齿轮的机械元件，当它能利用它的齿与另一个有齿元件连续啮合，从而将运动传递给后者，或从后者接受运动。齿轮是普遍应用的机械传动元件。齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动形式。可以说，凡是改变转动方向和转动速度的地点，都有齿轮传动形式。由于齿轮传动具有结构紧

2、凑、效率高、寿命长、工作可靠、传动比恒定和维修方便等优点，所以在运动和动力传递以及变更速度等各个方面得到了普遍应用。但是齿轮传递也有明显的缺点，由于其特有的啮合传递方式造成两个突出的问题：一是振动噪声较其他方式大；二是当其制造工艺、材质、热处理、装配等因素未达到理想状态时，常成为诱发齿轮失效的重要因素，且诊断较为复杂。而且其失效往往是造成系统不能正常运行的常见原因之一。所以，对齿轮进行失效形式的诊断是非常必要的。一、齿轮的常见失效形式1、齿面磨损对于开式齿轮传动或含有不清洁的润滑油的闭式齿轮传动，由于啮合齿面间的相对滑动，使一些较硬的磨粒进入了摩擦表面，从而使齿廓改变，侧隙加大，

3、以至于齿轮过度减薄导致齿断。一般情况下，只有在润滑油中夹杂磨粒时，才会在运行中引起齿面磨粒磨损。2、齿面胶合对于高速重载的齿轮齿轮传动中，因齿面间的摩擦力较大，相对速度大，致使啮合区温度过高，一旦润滑条件不良，齿面间的油膜便会消失，使得两轮齿的金属表面直接接触，从而发生相互粘结。当两齿面继续相对运动时，较硬的齿面将较软的齿面上的部分材料沿滑动方向撕下而形成沟纹。3、疲劳点蚀相互啮合的两轮齿接触时，齿面间的作用力和反作用力使两工作表面上产生接触应力，由于啮合点的位置是变化的，且齿轮做的是周期性的运动，所以接触应力是按脉动循环变化的。齿面长时间在这种交变接触应力作用下，在齿面的刀痕处

4、会出现小的裂纹，随着时间的推移，这种裂纹逐渐在表层横向扩展，裂纹形成环状后，使轮齿的表面产生微小面积的剥落而形成一些疲劳浅坑。4、轮齿折断在运行工程中承受载荷的齿轮，如同悬臂梁，其根部受到脉冲的周期性应力超过齿轮材料的疲劳极限时，会在根部产生裂纹，并逐步扩展，当剩余部分无法承受传动载荷时就会发生断齿现象。齿轮由于工作中严重的冲击、偏载以及材质不均匀也可能引起断齿。5、齿面塑性变形在冲击载荷或重载下，齿面易产生局部的塑性变形，从而使渐开线齿廓的曲面发生变形。二、导致齿轮失效的原因1、制造误差齿轮制造误差主要有偏心、齿距误差和齿形误差等。所谓的偏心，是指齿轮（一般为旋转体）的几何中心

5、和旋转中心不重合；齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距之差。2、装配不良齿轮装配不当会造成工作状态劣化。当一对相互啮合的齿轮轴不平行时，会在齿宽方向只有一端接触，或者出现齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳的传动扭矩，这种情况为“一端接触”，会使齿的局部承受过大的载荷，有可能造成断齿。3、润滑不良对于高速重载齿轮，润滑不良会导致齿面局部过热，导致润滑不良的原因是多方面的，除了油温过高，还有油路堵塞、润滑油中进水、润滑油变质等。4、超载由于工作负载不平稳的齿轮驱动装置，经常会出现过载现象，如果没有适当的保护措施，就会造成齿轮过载断裂，或者长期过载导致大量

6、齿轮根部疲劳裂纹、断裂。5、操作失误操作失误通常包括缺油、超载、长期超速等，都会造成齿轮损伤、损坏。6、齿轮损失由于设计不当，制造有误差，或在不适当的条件在运行，会产生各种的损失。其形式很多，而且又往往是互相交错在一起，使齿轮的损失显得更为复杂。齿轮的损失形式随齿轮材料、热处理、运行状态等因素的不同而不同，常见的有：(1)磨料损失：主要包括磨粒磨损、腐蚀磨损、粘着磨损和由此引起的擦伤及胶合。(2)表面接触疲劳失效：包括初期点蚀、破坏性点蚀和最终剥落。(3)齿面塑性变形：包括压痕、凹沟、凸角、呈波纹折痕等。三、新一代齿轮的发展趋势和技术前沿为适应后工业经济时代的需要，新一代齿轮技术

7、的发展趋势，将会是：1、绿化——无污染或少污染．如全塑料汽车，太阳能汽车，燃料电池自行车。2、净化——平稳传动，降低噪声采用塑料齿轮和高密封齿轮箱低能耗和高传动效率。3、小化——由小体积和少齿数(齿数为2～3)到纳米型的超小型齿轮，直径为0.3毫米的齿轮。4、高耐用性——长寿命或高啮合强度采用高强度材料，高可靠性设计。5、高宜人性——对使用者有舒适感或美感。各种艺术造型用具，各种方便使用用具。6、发展趋势的综合利用。如新型非零传动齿轮，空间站、全球联网世界。参考文献：[1]孙建东