機械設計齒輪失效形式演講人：日期:CATALOGUE目錄02結構斷裂問題01齒面失效類型03潤滑相關失效04材料性能影響05工況環境影響06檢測預防措施齒面失效類型01齒面磨損機理磨粒磨損由于齒輪表面存在硬質顆粒，如沙粒、金屬碎屑等，在嚙合過程中會對齒面產生磨損。01粘著磨損在高速重載或潤滑不良的情況下，齒輪表面會產生瞬時高溫，使齒面材料發生粘著，進而產生磨損。02疲勞磨損由于齒輪嚙合時的交變應力，使齒面材料疲勞，逐漸產生微小的裂紋，最終導致齒面剝落。03齒面點蝕特征齒形變化點蝕會導致齒形發生變化，如齒頂變尖、齒厚變薄等，從而影響齒輪的傳動精度和承載能力。03隨著點蝕的進一步發展，小凹坑會逐漸擴大并連接成片狀，最終導致齒面大面積剝落。02擴展性破壞麻點狀凹坑點蝕初期，齒面上會出現許多麻點狀的小凹坑，這是點蝕的典型特征。01塑性變形表現在重載或沖擊載荷的作用下，齒輪表面會產生塑性變形，形成壓痕或壓痕。齒面壓痕齒面塑性流動齒輪失效塑性變形嚴重時，齒面材料會發生塑性流動，導致齒形失真、齒面粗糙度增加。塑性變形可能導致齒輪失效，如齒面嚴重磨損、齒形嚴重失真等，從而影響齒輪的傳動精度和承載能力。結構斷裂問題02疲勞斷裂成因齒輪材料強度不足齒輪材料在長時間工作下，由于承受周期性的交變應力，導致齒輪出現疲勞斷裂。齒輪表面應力過高齒輪制造質量不良齒輪表面存在的應力集中、表面粗糙、潤滑不良等因素，會導致齒輪表面應力過高，加速疲勞斷裂的發生。齒輪制造過程中的殘余應力、夾雜物、氣孔等缺陷，會成為疲勞斷裂的起點，降低齒輪的疲勞壽命。123過載斷裂模式01沖擊過載齒輪在受到瞬時的大沖擊或過載時，會發生過載斷裂，如齒輪突然受到巨大的沖擊或扭矩。02疲勞過載齒輪在長時間承受高于其疲勞極限的應力時，會發生疲勞過載斷裂，如齒輪長時間過載運轉。應力集中影響幾何形狀突變齒輪的幾何形狀突變，如輪齒的根部、邊緣、尖角等，會導致應力集中，使這些部位成為齒輪斷裂的起點。01加工質量不佳齒輪加工過程中，如果表面粗糙度過高、刀痕過深、齒形誤差過大等，會導致應力集中，加速齒輪的斷裂。02潤滑相關失效03潤滑不足后果潤滑不足會導致齒輪表面直接接觸，從而加劇磨損，降低齒輪的壽命。齒輪表面磨損加劇缺乏潤滑會導致摩擦熱增加，從而使齒輪溫度升高，進一步加劇齒輪的磨損和損壞。摩擦熱增加潤滑不足還可能導致齒輪在運轉過程中卡住甚至斷裂，嚴重影響機械的正常運行。齒輪卡住或斷裂油膜破裂現象在齒輪運轉過程中，油膜可能會因為受到壓力或摩擦力的作用而減薄，導致齒輪表面直接接觸。油膜厚度減薄油膜破裂油膜恢復困難當油膜無法承受壓力或摩擦力的作用時，會發生破裂，導致齒輪表面直接接觸，從而加劇磨損和損壞。一旦油膜破裂，很難在短時間內恢復，因此需要采取相應的潤滑措施來預防。污染物加劇磨損固體顆粒污染物如灰塵、金屬屑等，會進入齒輪表面，加劇磨損和損壞。01油液污染物如水分、氧化物等，會與油液發生化學反應，產生酸性物質，腐蝕齒輪表面。02污染物導致油膜失效污染物還會破壞油膜的完整性和穩定性，使其失去潤滑作用，從而導致齒輪失效。03材料性能影響04材料疲勞極限疲勞斷裂當裂紋擴展到一定程度時，齒輪發生突然斷裂。03初始裂紋在循環載荷下逐漸擴展，導致材料性能下降。02疲勞裂紋擴展疲勞裂紋萌生齒輪在循環載荷下，由于材料內部缺陷或應力集中引起裂紋萌生。01熱處理過程中，由于冷卻速度過快或內部應力過大，導致齒輪表面或內部出現裂紋。淬火裂紋熱處理過程中，由于組織轉變和溫度梯度，齒輪內部產生殘余應力，影響齒輪強度。殘余應力熱處理不當可能導致齒輪內部組織轉變不完全，降低齒輪的硬度和耐磨性。組織轉變熱處理缺陷關聯金相組織異常齒輪表面碳含量降低，導致硬度和耐磨性下降。脫碳滲碳層缺陷晶粒粗大滲碳層不均勻或存在孔洞等缺陷，影響齒輪的耐磨性和疲勞強度。熱處理過程中晶粒長大，導致齒輪的韌性降低，脆性增加。工況環境影響05載荷波動作用齒輪接觸應力變化載荷波動導致齒輪接觸應力頻繁變化，加速齒輪表面疲勞，產生點蝕、剝落等失效形式。01齒輪變形過大載荷波動可能導致齒輪產生塑性變形，影響齒輪傳動精度和穩定性。02軸承損壞載荷波動可能使軸承受到過大沖擊，導致軸承損壞，進而影響齒輪傳動。03溫度交變效應熱膨脹與冷縮溫度變化會引起齒輪和軸的熱膨脹和冷縮，導致齒輪傳動間隙變化，影響傳動精度和穩定性。03溫度過高會使潤滑油粘度降低，油膜厚度減薄，導致齒輪表面摩擦增加，加速齒輪磨損。02潤滑油性能降低齒輪材料性能變化溫度變化會影響齒輪材料的力學性能，如硬度、強度等，降低齒輪的耐磨性和疲勞壽命。01粉塵侵入危害粉塵侵入齒輪傳動系統后，會嵌入齒輪表面，加劇齒輪表面磨損，甚至引起齒輪卡死。齒輪表面磨損粉塵混入潤滑油中，會破壞油膜的形成，降低潤滑效果，加速齒輪磨損和失效。潤滑油污染某些粉塵具有腐蝕性，會腐蝕齒輪表面，導致齒輪表面產生麻點、剝落等失效形式。粉塵腐蝕檢測預防措施06無損檢測技術利用超聲波的傳播特性，檢測齒輪內部的裂紋、夾雜等缺陷。超聲波檢測磁粉檢測滲透檢測利用磁粉與齒輪表面缺陷的相互作用，檢測齒輪表面的裂紋、磨損等缺陷。將滲透劑涂在齒輪表面，通過滲透劑的滲透作用，檢測齒輪表面的微小缺陷。預防性維護策略定期更換潤滑油保證齒輪的潤滑，減少磨損和膠合，提高齒輪的壽命。定期檢查齒輪狀態合理選擇齒輪材料和熱處理方式及時發現齒輪的磨損、裂紋等缺陷，采取適當的維修措施。提高齒輪的硬度、韌性等性能，增強齒輪的耐磨損和抗