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轮齿的失效形式有哪些

  齿轮在传递动力时,载荷作用在轮齿上,使轮齿产生折断和齿面损坏现象,这种现象称为轮齿的失效。常见的轮齿失效形式有五种:轮齿的折断,齿面的疲劳点蚀,齿面的胶合,齿面磨损和齿面塑性变形。1.轮齿的折断有过载折断和疲劳折断两种,在载荷的多次重复作用下,轮齿危险截面的弯曲应力超过弯曲疲劳应力时,齿根危险截面处就会产生疲劳裂纹。随着裂纹的不断扩展,最终导致轮齿折断,这种现象称为疲劳折断。轮齿因短时突然严重过载而引起的折断,则称为过载折断。这种轮齿折断是开式齿轮传动的主要失效形式之一。增大齿根圆角半径,采用较大的模数,提高精度等级,对齿根进行强化处理,选用韧性较好的材料,使齿根危险截面的弯曲应力不超过轮齿的抗弯强度,都有利于提高轮齿的抗折断能力。2.齿面疲劳点蚀是闭式齿轮传动中软齿面(软齿面即齿面的布氏硬度小于或等于350)上最常见的一种失效形式。齿轮工作时,齿面接触应力为脉动循环应力。当它超过轮齿材料的接触疲劳极限应力时,在载荷的多次重复作用后,齿面表层就会产生细微的疲劳裂纹。随着裂纹的蔓延、扩展而致使齿面上的小块金属剥落,因而齿面出现凹坑,这种失效称为疲劳点蚀。疲劳点蚀首先出现在齿根表面靠近节线处。点蚀形成后,破坏了齿轮的正常工作,传递载荷能力降低,齿轮传动时会产生噪声和振动,使啮合情况恶化而失效。在开式齿轮传动中,由于齿面磨损较快,一般不出现点蚀现象。防止点蚀的有效措施是:适当地提高齿面硬度、降低齿面粗糙度和增大润滑油的粘度;合理地选择齿轮的参数,使齿面接触应力不超过齿面接触疲劳强度。3.齿面胶合:在高速重载的齿轮传动中,由于啮合区温度很高,使润滑油的粘度降低,致使两齿面金属直接接触并在瞬时相互粘连。在传动过程中当两齿面相互滑动时,其中较软齿面上的金属沿滑动方向被撕下,而形成沟纹痕迹,这种现象称为胶合。防止齿面胶合的办法是:选用粘性大或有添加剂的抗胶合润滑油;选用抗胶合性能好的材料;提高齿面硬度和减小表面粗糙度等。

  4.齿面磨损:轮齿在啮合过程中,两齿面间会产生一定的相对滑动,所以轮齿在受力时,两齿面间就产生滑动摩擦,使齿面产生磨损。减少齿面磨损的措施:采用闭式齿轮传动,提高齿面硬度,减少齿面粗糙度和保持良好的润滑条件,都可以减轻齿面磨损。

  5.齿面塑性变形:齿轮传动在承受重载时,齿面在高压和很大摩擦力作用下,如果齿面的硬度较低,齿面金属层将发生塑性移动,使齿面失去正确的齿形。这种失效形式称为齿面塑性变形。齿面塑性变形常发生在严重过载和启动频繁的传动中。减小齿面塑性变形的措施:适当提高齿面硬度和润滑油粘度,尽量避免频繁启动和过载,都可防止或减轻齿面塑性变形。

  从以上五种常见的失效形式可见,除了轮齿折断是齿体失效(可视为一悬臂梁折断)外,其余的四种失效均是齿面失效,都是由于两齿面接触应力引起的齿面损坏。

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