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摘要：齿轮传动的形式、过程多种多样，我们必须学会将各种齿轮严格分类，在不同的场合下，运用不同的齿轮，才能使我们的齿轮的作用得到最大的利用。
关键词：齿轮传动；机械传动；工作
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。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。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆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。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。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，其齿面接触应力也是相等的。因为接触疲劳强度显著影响齿轮的承载能力。故在我们使用齿轮时候，就要尽可能地提高齿轮的接触疲劳强度。常用来提高接触疲劳强度的措施有：增大两啮合齿轮的中心距，适当增大齿宽等。
5齿轮传动的使用及注意事项
齿轮传动是通过啮合的方式来传递运动和动力的一种传动形式，齿轮传动由于其传动比准确且范围大，因此常用于加速或减速的传动形式，并能传递较大功率，可用于高速、中速和低速各个级别的传动。通常来说齿轮的正常运行需满足以下两个条件：（1）传动平稳，噪音、冲击及振动均匀且不明显；（2）齿轮的强度好，耐磨损能力高，能保证较长期的使用寿命。
5.1热处理及相关质量应符合国家要求
我国的齿轮年产量位居世界前列，对齿轮的材料及热处理工艺有严格的国家标准，但目前为止我国很多中小齿轮生产企业仍不能达到国家标准要求，很多企业为图经济利益降低了对齿轮材料及热处理工艺的要求，导致在直接购买零件用于机械装配或对成品机械的变速箱或传动箱进行维修时，所能买到的替换齿轮件存在着加工质量不过关、使用寿命与原厂零件相比存在较大差别的现象。因此，在选择和维修齿轮零件时，应尽可能选用通过质量监管体系认可的、大厂制造的成品齿轮件，并在安装后通过传动齿面接触痕迹验证齿轮的接触精度，以确定齿轮的整体加工质量优良，这不仅能够提升齿轮的使用寿命，更能在很大程度上保证齿轮配合的间隙要求，使传动过程平稳、安静地完成。
5.2齿轮装配精度应符合使用要求
（1）对于齿轮传动机构的装配，应满足轴承孔和齿轮轴之间不出现偏心或歪斜的情况，孔、轴承与轴之间的配合必须满足形位公差的相关要求，同时合理设计齿轮轴的结构，尽量避免受力不均匀等情况的出现。（2）对齿轮的安装侧隙应做到设计合理，如果侧隙过大，易导致振动及冲击的发生，若侧隙过小，齿轮传动过程中的热量不能及时散发出去，易出现齿轮受热膨胀而卡死的现象，进而对齿轮造成严重的损坏。（3）要注意相啮合的一对齿轮装配时其接触部位应准确妥当，装配后对于高速运转的齿轮结构应进行平衡实验，以保证齿轮在高速运行的过程中，在规定转速内具备对应的稳定程度。（4）在装配时，还应认真检查成对齿轮是否存在阻滞或卡死现象，以避免测试或运行中对齿轮组造成严重的损坏。
结论
机械传动系统是由动力系统、传动系统与操作指挥系统构成，动力系统是由电源和电动机组成，电动机把电能转化成动能为整体机械传动系统提供源动力，传动系统也就是机械传动机，根据用途不同它的构造有所不同，这就使传动系统的结构形式和运动方向有一定的差异，操作指挥系统就好比人的大脑，是指挥机械传动机运行的，以应变各种需要，机械传动技术的研发主要是解放人类劳动力，减少工作时间，提高工作效率。
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论文作者:王静1,杨德鑫2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
标签：齿轮论文; 轮齿论文; 应力论文; 疲劳论文; 机械论文; 精度论文; 强度论文; 《基层建设》2018年第7期论文;