机电设备管护 Mechanical and Electrical Equipment Management 2017 年 11 月上1 齿轮传动的基本失效形式齿轮传递虽然有着各种各样的失效形式， 在传动过程中也会有各种各样的问题，但总结起来，也不外乎五种基本类型：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 下面介绍一下这五种失效形式的基本情况。1.1 轮齿折断轮齿折断多发生在高速、重载的情况下。 当轮齿单侧工作时， 其根部弯曲应力一侧为拉应力， 另一侧为压应力，轮齿脱离啮合则弯曲应力为零，所以对齿轮的任何一侧来讲， 所受的应力都应当按照脉动循环的应力变化 [1] 。若轮齿双侧都在参与...
机电设备管护 Mechanical and Electrical Equipment Management 2017 年 11 月上1 齿轮传动的基本失效形式齿轮传递虽然有着各种各样的失效形式， 在传动过程中也会有各种各样的问题，但总结起来，也不外乎五种基本类型：轮齿折断、齿面点蚀、齿面磨损、齿面胶合、齿面塑性变形。 下面介绍一下这五种失效形式的基本情况。1.1 轮齿折断轮齿折断多发生在高速、重载的情况下。 当轮齿单侧工作时， 其根部弯曲应力一侧为拉应力， 另一侧为压应力，轮齿脱离啮合则弯曲应力为零，所以对齿轮的任何一侧来讲， 所受的应力都应当按照脉动循环的应力变化 [1] 。若轮齿双侧都在参与工作， 其弯曲应力就是按照对称循环应力变化来计算。 故，齿轮工作的时候，根部受到非恒力的作用，且在圆角周围有很大的应力集中。 当此时的变应力超过了材料的疲劳极限时，就会产生撕裂。 随着不断撕裂，就会造成轮齿的弯曲疲劳折断。 如果它的轮齿较窄且是直齿轮的话，一般情况下会按照沿齿宽方向扩散，导致整个齿轮全部折断；如果较宽的话，就一般会沿倾斜方向扩展， 发生轮齿的局部折断。 当齿轮受到猛烈的冲击时，也容易发生齿轮的折断。1.2 齿面点蚀点蚀这种情况最容易发生在闭式齿轮， 开式齿轮一般情况下不会发生。 点蚀首先出现在节线附近以及轮齿根部附近。 随后，不断向其他部位扩展。 点蚀的不断发展，往往会造成振动和噪音，最终使齿轮完全失效。1.3 齿面磨损齿面磨损一般是发生在开式齿轮传动的过程当中，当运动过程中，进入了一些硬质的杂质时，就会引起齿面的磨损。1.4 齿面胶合齿面胶合主要发生在高温高压的情况下， 齿面发生黏结，随着运动，黏结的金属被撕裂，产生齿面上的沟壑和痕迹。1.5 齿面塑性变形主要是由于齿面硬度不够，载荷又重，直接产生齿轮表面的材料沿着摩擦力的方向流动。 主要发生在远距离的重载传动。2 齿轮传动的精度齿轮的使用寿命及其承载能力和齿轮的制造精度息息相关。 但是，我们也不能一味地提高齿轮的精度，这样会造成成本的显著增加 [2] 。 从经济上来看，这是极为不划算的。 因此，我们在设计齿轮的时候，我们就要根据我们对使用环境来合理地选择相应的齿轮制造精度。 在中国的国标上面，齿轮的制造精度分为三个公差组，其不同传动组对传动性能的影响都不同。 其次， 在制造过程中，齿轮非啮合的一侧有一个非常重要的间隙，我们称之为齿侧间隙 [3] 。 这个间隙可以储存一小段时间的润滑油，补偿制造误差等重要作用。 其大小的设计也是具有严格的计算要求的。 要保证齿轮传动的精度，上述内容必不可少。3 齿轮的结构设计在齿轮中，如果齿顶圆直径比较大时候，在制造时就可以做成腹板式的结构。 这样可以减轻齿轮的重量。 腹板式齿轮的毛坯常用可锻造材料通过锻造得到。 如果批量较小，一般情况下就采用自由锻造。 批量比较大或者结构比较复杂的时候，一般就采用模锻。 对于模锻和铸造齿轮毛坯，为了便于起模，设计时候一般要考虑必要的拔模斜角和过渡圆角。 这样才能保证最后得出的齿轮拥有正确的齿轮和承载能力。 在齿轮的结构设计过程中，除了腹板式模板之外，还有实心式齿轮和轮辐式齿轮等齿轮结构。4 齿面接触疲劳强度根据齿面的接触疲劳强度，我们就初步可以判断齿轮的失效形式以及失效条件。 齿面疲劳强度计算的主要目的就是防止齿面发生疲劳点蚀失效。 疲劳点蚀的发生与齿面接触应力的大小密切相关。 在传动过程中，两齿轮啮合时，可以认为是以两齿廓在啮合点处的曲率半径为半径的两圆柱体相互接触。 啮合点的位置不同，则啮合点齿廓的曲率半径也不同。 但考虑到疲劳点蚀通常发生在节线附近，故接触疲劳强度计算通常以节点为计算点。 接触应力的大小取决于两接触体的材料和综合曲率半径， 因此，两圆柱体接触处的接触应力是相等的。 同理，一对相啮合的齿轮，在啮合点处，其齿面接触应力简述齿轮传动在机械传动中的工作王钰凡（西安工程大学，陕西 西安 710048 ）摘 要：齿轮传动在我们的实际的机械传动过程中适用范围极为的广泛，其显著特点就是传递功率大。 在我们日常生活中需要一些重载和远距离传递的时候，我们的第一选择就是用齿轮来传动。 文章主要介绍了齿轮传动的失效形式、齿轮的精度和齿轮的结构设计、齿轮的接触疲劳强度等。关键词：齿轮传动；机械；传动；工作中图分类号： TH132.41 文献标志码： A 文章编号： 1672-3872 （ 2017 ） 21-0090-02作者简介：王钰凡（ 1995- ），男，陕西西安人，本科，研究方向：机械。 （下转第 96 页）90