張寶芳+++高立輝

摘 要：在機械功能效應(yīng)中機械齒輪停止工作對整個運行過程帶來的影響非常大。文章從機械齒輪的傳動特性作為起點，提出了在運行的過程中最多見的幾種實效的狀態(tài)，并進行改進。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動；失效；研究

1 齒輪傳動的特點

齒輪的機能傳動是通過主動輪在助力從動齒輪的齒槽來實現(xiàn)的，在傳動的過程中有以下幾個特點：第一，因為齒輪在傳遞轉(zhuǎn)動的時候是依附齒輪不斷推壓形成的，因此輪齒的受力方式是齒輪受力；第二，輪齒的受力面任何一個地方在接觸輪齒時產(chǎn)生的應(yīng)力都是從小到大、由無至有、繼續(xù)從大至小直至歸零這么一個過程，其主要受力方式是彎曲應(yīng)力；第三，運行的過程中，節(jié)點的地方只有滾動，另外的齒面都是推動的方式，但是其頂部較根部的運行速度要大很多。

2 常見的齒輪傳動失效形式

2.1 輪齒折斷

在一般情況下齒輪的折損有以下兩種現(xiàn)象，第一種為疲勞而導(dǎo)致的折斷：齒輪在進行傳動的時候，輪齒的受力就好比懸臂梁，齒根在受載時會出現(xiàn)很大的彎曲應(yīng)力，在這個時候齒輪運行時會在交變的應(yīng)力里，但是若保持一會之后齒輪就可能會到疲勞的最高限度，這樣齒根圓角的地方就一定會因疲勞導(dǎo)致裂紋，若不斷增加應(yīng)力循環(huán)，裂紋也會越來越大，最后的結(jié)果就是齒輪會因為疲勞最終破損。第二種就是負載過大折斷：運行的時候齒輪當經(jīng)受重大沖擊負荷又或者負載過大，亦或者是在安裝時精密度不準使得一部分的齒輪受載這都會使得過載折損。但是和疲勞折損的不同之處在于，負荷太大折斷有不固定的斷裂位置，而且有粗糙的斷面。

如圖1所示：

圖1 輪齒折斷有兩種情況

2.2 齒面點蝕

齒輪在運行時接觸面在不斷產(chǎn)生應(yīng)力，表面的金屬有可見的脫落情況，這樣齒面就會失靈，這也就是所謂齒面的點蝕。因為齒輪的節(jié)線周圍摩擦與應(yīng)力都比較大，所以一般節(jié)線的根部出現(xiàn)點蝕情況最多。進行滾滑運作的時候，滾滑的相接的兩個面進行運作的時候因為摩擦過大導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，齒輪底部因為滾滑運作追越面，在兩個齒輪相互滾動的過程中，追越面中的裂縫因為潤滑油導(dǎo)致被迫滲入裂紋中，使之越來越大，因為油液受到不斷的擠壓滲出，所以裂紋里不會出現(xiàn)高壓油。齒輪底部的裂紋在逐漸擴大之后就會出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，也就是點蝕?？梢詤⒖迹豪鄯e故障數(shù)曲線來進一步理解點蝕的機理。

2.3 齒面磨粒磨損

在潤滑度達不到要求的時候或者是在開式的傳動模式的時候，灰塵會到嚙合區(qū)域，導(dǎo)致表面材料的損耗，這種情況也就是輪齒表處的磨粒損耗。出現(xiàn)這種情況的時候，在滑動的方向與速度上會有平行的滑痕。

2.4 齒面塑性變形

輪齒表面在低速超重負荷的情況中，因為滑動產(chǎn)生的摩擦與輪齒表面應(yīng)力相結(jié)合，輪齒的材料將會出現(xiàn)塑性流動，這樣的情況也就是所謂的塑性變形。其方向平行與滑動的方向，由于滑動時的摩擦與其方向的節(jié)線正好是相反的，因此主動輪的輪齒的表面的變形是出現(xiàn)在齒輪頂部，同時有飛邊的現(xiàn)象，而節(jié)線周圍就會是溝谷，在動輪上是恰恰相反的。

2.5 齒面膠合

齒輪在低速重負荷功率大或者是運轉(zhuǎn)速度過快的情況中，因為輪齒表面的溫度太高或輪齒接觸面的壓力大，使得潤滑的油膜破損，造成齒面直接性的接觸，這樣就會出現(xiàn)干摩擦與半干摩擦。在摩擦的同時，溫度也會隨之增加，輪齒的一些地方就會有熔焊附在表面，向運作的方向逐漸撕裂，這個時候齒輪的表面會進行移動，這也就是齒面的蛟河。其中就包括冷熱兩種膠合。

3 齒輪失效的改進措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計

最開始可以按照行業(yè)的標準，使用CAD或者其他軟件挑選齒輪的整體結(jié)構(gòu)并進行強度計算，挑選出最適合的方案；接下來就能夠根據(jù)有限元與保角映射的方法來計算其齒根的應(yīng)力，圓角與過渡作用的部分使用半徑較大的齒根，在對外部齒輪進行加工的時候利用凸頭留磨的滾刀方式，這樣會有效的減輕彎曲應(yīng)力，強度隨之增加，其次，進行輪齒的契合形變分析的時候應(yīng)該將彈力學也考慮到其中，將齒輪頂部修緣與齒面的噴丸技術(shù)與其抗疲勞程度進行增強，最后，采用極壓強粘度的添加劑輪滑油對其齒輪進行潤滑。

3.2 優(yōu)化選材

就齒輪材料的挑選來說，需要考慮的有強度、韌性與工藝。如今用的最多的是低碳式合金碳鋼，其中的碳量相對來說比較少，其滲透與耐磨的性能也加強了，一般挑選冶金好與真空式的精煉鋼，由于這類材料的精密度好，相對于其他的材料來說氧、氮的含量較低，其強度與塑性都很好，這樣也避免各種情況出現(xiàn)的頻率過高。

3.3 優(yōu)化加工工藝

進行機械加工輪齒的時候，必須將粗、精兩種齒輪分開，必須先將滾刀對齒輪進行粗切之后再精滾，其深度必須保持一個百分比，這樣才能夠達到精準度，其深度的誤差必須保持在零左右，進行精滾之后誤差在零點零三毫米左右。其精度必須保持在九級之上，其粗糙程度也要按照設(shè)計的標準來做?？梢栽谀X后再進行振動拋光或者電拋光，來提高表面的粗糙度。利用齒形修緣、齒面修形以及大圓弧齒根等技術(shù)，減輕或消除嚙合的偏載和干涉，降低齒根應(yīng)力集中，增大齒輪彈性柔度。對齒形進行適當?shù)闹T如剃齒、研齒、磨齒等修飾，可以提高百分之十五到二十五的接觸極限應(yīng)力；對輪齒作縱向修形，比如修齒腹，可以提高齒輪兩倍的使用壽命，可以減少約五分之一左右的彎曲應(yīng)力，還可以降低噪聲污染。當切齒刀具的硬度比工件的硬度高兩到五倍且有較好的耐磨性及韌性時，所呈現(xiàn)的切削效果最好。通常使用刮削法以及磨削法加工硬齒面的齒輪，齒胚需經(jīng)過多次切削加工和熱處理。

3.4 優(yōu)化熱處理工藝

通常機械齒輪的承載能力不只由表面硬度來決定，它同時還受著表層向芯部過渡區(qū)域的剪應(yīng)力和剪切強度比值大小的影響，該比值不能超過0.55。處理齒輪硬化最好的方法就是深層滲碳淬火，它可以得到充足的硬化層深度、較小的過渡區(qū)域殘余拉力以及比較高的芯部硬度。通常齒面的含碳量最好控制在0.8%～1%之間，從齒表面到芯部的硬度梯度要緩和。經(jīng)過回火和淬火的滲碳齒輪其表面硬度要達到HRC58～62之間，要消除齒輪尤其是表層的殘余內(nèi)應(yīng)力。進一步推廣氮碳共滲等新的加工工藝，通常氮的滲入深度不超過0.2毫米，不僅可以產(chǎn)生壓應(yīng)力，還可以硬化表層。與單純滲碳齒輪相比，采用氮碳共滲工藝所加工的齒輪，其強度極限應(yīng)力可以提到百分之十三以上，使用壽命延長一倍。在進行熱處理加工后，還要做油浴人工時效處理。

3.5 優(yōu)化潤滑工藝

齒輪出現(xiàn)磨損實效的情況與潤滑分不開，大多的低速度重載的齒輪的觸動應(yīng)力都很高，因此其齒輪的接觸面使用的材料的彈性是非常重要的。另外，在進行齒輪契合的過程中，除切點外其余均為滾滑運動，這一特性與 EHL（彈性流體動力潤滑理論）完全相符，與傳統(tǒng) Martin潤滑理論相比，EHL 最大的不同是齒輪表層的局部彈性變形量通常比按照剛性邊界計算的油膜厚度大出數(shù)倍，所以對油膜的壓力分布和形狀都有著明顯的影響。在設(shè)計齒輪的潤滑參數(shù)時可以參照這個規(guī)律，按照實際情況選擇適用的潤滑油。

參考文獻

[1]金旭星.汽車機械基礎(chǔ)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]李翠蘭，張愛國，李慧萍.淺談煤礦機械齒輪技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].煤礦機電，2008（3）.

[3]王琳.機械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測的常用方法及其發(fā)展趨勢[J].武漢工業(yè)大學學報，2009（3）.

[4]張瀟云，周新建.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析[J].潤滑與密封，2008（7）.

[5]蔣玉珍.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.endprint

摘 要：在機械功能效應(yīng)中機械齒輪停止工作對整個運行過程帶來的影響非常大。文章從機械齒輪的傳動特性作為起點，提出了在運行的過程中最多見的幾種實效的狀態(tài)，并進行改進。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動；失效；研究

1 齒輪傳動的特點

齒輪的機能傳動是通過主動輪在助力從動齒輪的齒槽來實現(xiàn)的，在傳動的過程中有以下幾個特點：第一，因為齒輪在傳遞轉(zhuǎn)動的時候是依附齒輪不斷推壓形成的，因此輪齒的受力方式是齒輪受力；第二，輪齒的受力面任何一個地方在接觸輪齒時產(chǎn)生的應(yīng)力都是從小到大、由無至有、繼續(xù)從大至小直至歸零這么一個過程，其主要受力方式是彎曲應(yīng)力；第三，運行的過程中，節(jié)點的地方只有滾動，另外的齒面都是推動的方式，但是其頂部較根部的運行速度要大很多。

2 常見的齒輪傳動失效形式

2.1 輪齒折斷

在一般情況下齒輪的折損有以下兩種現(xiàn)象，第一種為疲勞而導(dǎo)致的折斷：齒輪在進行傳動的時候，輪齒的受力就好比懸臂梁，齒根在受載時會出現(xiàn)很大的彎曲應(yīng)力，在這個時候齒輪運行時會在交變的應(yīng)力里，但是若保持一會之后齒輪就可能會到疲勞的最高限度，這樣齒根圓角的地方就一定會因疲勞導(dǎo)致裂紋，若不斷增加應(yīng)力循環(huán)，裂紋也會越來越大，最后的結(jié)果就是齒輪會因為疲勞最終破損。第二種就是負載過大折斷：運行的時候齒輪當經(jīng)受重大沖擊負荷又或者負載過大，亦或者是在安裝時精密度不準使得一部分的齒輪受載這都會使得過載折損。但是和疲勞折損的不同之處在于，負荷太大折斷有不固定的斷裂位置，而且有粗糙的斷面。

如圖1所示：

圖1 輪齒折斷有兩種情況

2.2 齒面點蝕

齒輪在運行時接觸面在不斷產(chǎn)生應(yīng)力，表面的金屬有可見的脫落情況，這樣齒面就會失靈，這也就是所謂齒面的點蝕。因為齒輪的節(jié)線周圍摩擦與應(yīng)力都比較大，所以一般節(jié)線的根部出現(xiàn)點蝕情況最多。進行滾滑運作的時候，滾滑的相接的兩個面進行運作的時候因為摩擦過大導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，齒輪底部因為滾滑運作追越面，在兩個齒輪相互滾動的過程中，追越面中的裂縫因為潤滑油導(dǎo)致被迫滲入裂紋中，使之越來越大，因為油液受到不斷的擠壓滲出，所以裂紋里不會出現(xiàn)高壓油。齒輪底部的裂紋在逐漸擴大之后就會出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，也就是點蝕。可以參考：累積故障數(shù)曲線來進一步理解點蝕的機理。

2.3 齒面磨粒磨損

在潤滑度達不到要求的時候或者是在開式的傳動模式的時候，灰塵會到嚙合區(qū)域，導(dǎo)致表面材料的損耗，這種情況也就是輪齒表處的磨粒損耗。出現(xiàn)這種情況的時候，在滑動的方向與速度上會有平行的滑痕。

2.4 齒面塑性變形

輪齒表面在低速超重負荷的情況中，因為滑動產(chǎn)生的摩擦與輪齒表面應(yīng)力相結(jié)合，輪齒的材料將會出現(xiàn)塑性流動，這樣的情況也就是所謂的塑性變形。其方向平行與滑動的方向，由于滑動時的摩擦與其方向的節(jié)線正好是相反的，因此主動輪的輪齒的表面的變形是出現(xiàn)在齒輪頂部，同時有飛邊的現(xiàn)象，而節(jié)線周圍就會是溝谷，在動輪上是恰恰相反的。

2.5 齒面膠合

齒輪在低速重負荷功率大或者是運轉(zhuǎn)速度過快的情況中，因為輪齒表面的溫度太高或輪齒接觸面的壓力大，使得潤滑的油膜破損，造成齒面直接性的接觸，這樣就會出現(xiàn)干摩擦與半干摩擦。在摩擦的同時，溫度也會隨之增加，輪齒的一些地方就會有熔焊附在表面，向運作的方向逐漸撕裂，這個時候齒輪的表面會進行移動，這也就是齒面的蛟河。其中就包括冷熱兩種膠合。

3 齒輪失效的改進措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計

最開始可以按照行業(yè)的標準，使用CAD或者其他軟件挑選齒輪的整體結(jié)構(gòu)并進行強度計算，挑選出最適合的方案；接下來就能夠根據(jù)有限元與保角映射的方法來計算其齒根的應(yīng)力，圓角與過渡作用的部分使用半徑較大的齒根，在對外部齒輪進行加工的時候利用凸頭留磨的滾刀方式，這樣會有效的減輕彎曲應(yīng)力，強度隨之增加，其次，進行輪齒的契合形變分析的時候應(yīng)該將彈力學也考慮到其中，將齒輪頂部修緣與齒面的噴丸技術(shù)與其抗疲勞程度進行增強，最后，采用極壓強粘度的添加劑輪滑油對其齒輪進行潤滑。

3.2 優(yōu)化選材

就齒輪材料的挑選來說，需要考慮的有強度、韌性與工藝。如今用的最多的是低碳式合金碳鋼，其中的碳量相對來說比較少，其滲透與耐磨的性能也加強了，一般挑選冶金好與真空式的精煉鋼，由于這類材料的精密度好，相對于其他的材料來說氧、氮的含量較低，其強度與塑性都很好，這樣也避免各種情況出現(xiàn)的頻率過高。

3.3 優(yōu)化加工工藝

進行機械加工輪齒的時候，必須將粗、精兩種齒輪分開，必須先將滾刀對齒輪進行粗切之后再精滾，其深度必須保持一個百分比，這樣才能夠達到精準度，其深度的誤差必須保持在零左右，進行精滾之后誤差在零點零三毫米左右。其精度必須保持在九級之上，其粗糙程度也要按照設(shè)計的標準來做。可以在磨齒后再進行振動拋光或者電拋光，來提高表面的粗糙度。利用齒形修緣、齒面修形以及大圓弧齒根等技術(shù)，減輕或消除嚙合的偏載和干涉，降低齒根應(yīng)力集中，增大齒輪彈性柔度。對齒形進行適當?shù)闹T如剃齒、研齒、磨齒等修飾，可以提高百分之十五到二十五的接觸極限應(yīng)力；對輪齒作縱向修形，比如修齒腹，可以提高齒輪兩倍的使用壽命，可以減少約五分之一左右的彎曲應(yīng)力，還可以降低噪聲污染。當切齒刀具的硬度比工件的硬度高兩到五倍且有較好的耐磨性及韌性時，所呈現(xiàn)的切削效果最好。通常使用刮削法以及磨削法加工硬齒面的齒輪，齒胚需經(jīng)過多次切削加工和熱處理。

3.4 優(yōu)化熱處理工藝

通常機械齒輪的承載能力不只由表面硬度來決定，它同時還受著表層向芯部過渡區(qū)域的剪應(yīng)力和剪切強度比值大小的影響，該比值不能超過0.55。處理齒輪硬化最好的方法就是深層滲碳淬火，它可以得到充足的硬化層深度、較小的過渡區(qū)域殘余拉力以及比較高的芯部硬度。通常齒面的含碳量最好控制在0.8%～1%之間，從齒表面到芯部的硬度梯度要緩和。經(jīng)過回火和淬火的滲碳齒輪其表面硬度要達到HRC58～62之間，要消除齒輪尤其是表層的殘余內(nèi)應(yīng)力。進一步推廣氮碳共滲等新的加工工藝，通常氮的滲入深度不超過0.2毫米，不僅可以產(chǎn)生壓應(yīng)力，還可以硬化表層。與單純滲碳齒輪相比，采用氮碳共滲工藝所加工的齒輪，其強度極限應(yīng)力可以提到百分之十三以上，使用壽命延長一倍。在進行熱處理加工后，還要做油浴人工時效處理。

3.5 優(yōu)化潤滑工藝

齒輪出現(xiàn)磨損實效的情況與潤滑分不開，大多的低速度重載的齒輪的觸動應(yīng)力都很高，因此其齒輪的接觸面使用的材料的彈性是非常重要的。另外，在進行齒輪契合的過程中，除切點外其余均為滾滑運動，這一特性與 EHL（彈性流體動力潤滑理論）完全相符，與傳統(tǒng) Martin潤滑理論相比，EHL 最大的不同是齒輪表層的局部彈性變形量通常比按照剛性邊界計算的油膜厚度大出數(shù)倍，所以對油膜的壓力分布和形狀都有著明顯的影響。在設(shè)計齒輪的潤滑參數(shù)時可以參照這個規(guī)律，按照實際情況選擇適用的潤滑油。

參考文獻

[1]金旭星.汽車機械基礎(chǔ)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]李翠蘭，張愛國，李慧萍.淺談煤礦機械齒輪技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].煤礦機電，2008（3）.

[3]王琳.機械設(shè)備故障診斷與監(jiān)測的常用方法及其發(fā)展趨勢[J].武漢工業(yè)大學學報，2009（3）.

[4]張瀟云，周新建.煤礦機械傳動齒輪失效形式分析[J].潤滑與密封，2008（7）.

[5]蔣玉珍.機械設(shè)計基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1999.endprint

摘 要：在機械功能效應(yīng)中機械齒輪停止工作對整個運行過程帶來的影響非常大。文章從機械齒輪的傳動特性作為起點，提出了在運行的過程中最多見的幾種實效的狀態(tài)，并進行改進。

關(guān)鍵詞：齒輪傳動；失效；研究

1 齒輪傳動的特點

齒輪的機能傳動是通過主動輪在助力從動齒輪的齒槽來實現(xiàn)的，在傳動的過程中有以下幾個特點：第一，因為齒輪在傳遞轉(zhuǎn)動的時候是依附齒輪不斷推壓形成的，因此輪齒的受力方式是齒輪受力；第二，輪齒的受力面任何一個地方在接觸輪齒時產(chǎn)生的應(yīng)力都是從小到大、由無至有、繼續(xù)從大至小直至歸零這么一個過程，其主要受力方式是彎曲應(yīng)力；第三，運行的過程中，節(jié)點的地方只有滾動，另外的齒面都是推動的方式，但是其頂部較根部的運行速度要大很多。

2 常見的齒輪傳動失效形式

2.1 輪齒折斷

在一般情況下齒輪的折損有以下兩種現(xiàn)象，第一種為疲勞而導(dǎo)致的折斷：齒輪在進行傳動的時候，輪齒的受力就好比懸臂梁，齒根在受載時會出現(xiàn)很大的彎曲應(yīng)力，在這個時候齒輪運行時會在交變的應(yīng)力里，但是若保持一會之后齒輪就可能會到疲勞的最高限度，這樣齒根圓角的地方就一定會因疲勞導(dǎo)致裂紋，若不斷增加應(yīng)力循環(huán)，裂紋也會越來越大，最后的結(jié)果就是齒輪會因為疲勞最終破損。第二種就是負載過大折斷：運行的時候齒輪當經(jīng)受重大沖擊負荷又或者負載過大，亦或者是在安裝時精密度不準使得一部分的齒輪受載這都會使得過載折損。但是和疲勞折損的不同之處在于，負荷太大折斷有不固定的斷裂位置，而且有粗糙的斷面。

如圖1所示：

圖1 輪齒折斷有兩種情況

2.2 齒面點蝕

齒輪在運行時接觸面在不斷產(chǎn)生應(yīng)力，表面的金屬有可見的脫落情況，這樣齒面就會失靈，這也就是所謂齒面的點蝕。因為齒輪的節(jié)線周圍摩擦與應(yīng)力都比較大，所以一般節(jié)線的根部出現(xiàn)點蝕情況最多。進行滾滑運作的時候，滾滑的相接的兩個面進行運作的時候因為摩擦過大導(dǎo)致裂紋的出現(xiàn)，齒輪底部因為滾滑運作追越面，在兩個齒輪相互滾動的過程中，追越面中的裂縫因為潤滑油導(dǎo)致被迫滲入裂紋中，使之越來越大，因為油液受到不斷的擠壓滲出，所以裂紋里不會出現(xiàn)高壓油。齒輪底部的裂紋在逐漸擴大之后就會出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，也就是點蝕?？梢詤⒖迹豪鄯e故障數(shù)曲線來進一步理解點蝕的機理。

2.3 齒面磨粒磨損

在潤滑度達不到要求的時候或者是在開式的傳動模式的時候，灰塵會到嚙合區(qū)域，導(dǎo)致表面材料的損耗，這種情況也就是輪齒表處的磨粒損耗。出現(xiàn)這種情況的時候，在滑動的方向與速度上會有平行的滑痕。

2.4 齒面塑性變形

輪齒表面在低速超重負荷的情況中，因為滑動產(chǎn)生的摩擦與輪齒表面應(yīng)力相結(jié)合，輪齒的材料將會出現(xiàn)塑性流動，這樣的情況也就是所謂的塑性變形。其方向平行與滑動的方向，由于滑動時的摩擦與其方向的節(jié)線正好是相反的，因此主動輪的輪齒的表面的變形是出現(xiàn)在齒輪頂部，同時有飛邊的現(xiàn)象，而節(jié)線周圍就會是溝谷，在動輪上是恰恰相反的。

2.5 齒面膠合

齒輪在低速重負荷功率大或者是運轉(zhuǎn)速度過快的情況中，因為輪齒表面的溫度太高或輪齒接觸面的壓力大，使得潤滑的油膜破損，造成齒面直接性的接觸，這樣就會出現(xiàn)干摩擦與半干摩擦。在摩擦的同時，溫度也會隨之增加，輪齒的一些地方就會有熔焊附在表面，向運作的方向逐漸撕裂，這個時候齒輪的表面會進行移動，這也就是齒面的蛟河。其中就包括冷熱兩種膠合。

3 齒輪失效的改進措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計

最開始可以按照行業(yè)的標準，使用CAD或者其他軟件挑選齒輪的整體結(jié)構(gòu)并進行強度計算，挑選出最適合的方案；接下來就能夠根據(jù)有限元與保角映射的方法來計算其齒根的應(yīng)力，圓角與過渡作用的部分使用半徑較大的齒根，在對外部齒輪進行加工的時候利用凸頭留磨的滾刀方式，這樣會有效的減輕彎曲應(yīng)力，強度隨之增加，其次，進行輪齒的契合形變分析的時候應(yīng)該將彈力學也考慮到其中，將齒輪頂部修緣與齒面的噴丸技術(shù)與其抗疲勞程度進行增強，最后，采用極壓強粘度的添加劑輪滑油對其齒輪進行潤滑。

3.2 優(yōu)化選材

就齒輪材料的挑選來說，需要考慮的有強度、韌性與工藝。如今用的最多的是低碳式合金碳鋼，其中的碳量相對來說比較少，其滲透與耐磨的性能也加強了，一般挑選冶金好與真空式的精煉鋼，由于這類材料的精密度好，相對于其他的材料來說氧、氮的含量較低，其強度與塑性都很好，這樣也避免各種情況出現(xiàn)的頻率過高。

3.3 優(yōu)化加工工藝

進行機械加工輪齒的時候，必須將粗、精兩種齒輪分開，必須先將滾刀對齒輪進行粗切之后再精滾，其深度必須保持一個百分比，這樣才能夠達到精準度，其深度的誤差必須保持在零左右，進行精滾之后誤差在零點零三毫米左右。其精度必須保持在九級之上，其粗糙程度也要按照設(shè)計的標準來做?？梢栽谀X后再進行振動拋光或者電拋光，來提高表面的粗糙度。利用齒形修緣、齒面修形以及大圓弧齒根等技術(shù)，減輕或消除嚙合的偏載和干涉，降低齒根應(yīng)力集中，增大齒輪彈性柔度。對齒形進行適當?shù)闹T如剃齒、研齒、磨齒等修飾，可以提高百分之十五到二十五的接觸極限應(yīng)力；對輪齒作縱向修形，比如修齒腹，可以提高齒輪兩倍的使用壽命，可以減少約五分之一左右的彎曲應(yīng)力，還可以降低噪聲污染。當切齒刀具的硬度比工件的硬度高兩到五倍且有較好的耐磨性及韌性時，所呈現(xiàn)的切削效果最好。通常使用刮削法以及磨削法加工硬齒面的齒輪，齒胚需經(jīng)過多次切削加工和熱處理。

3.4 優(yōu)化熱處理工藝

通常機械齒輪的承載能力不只由表面硬度來決定，它同時還受著表層向芯部過渡區(qū)域的剪應(yīng)力和剪切強度比值大小的影響，該比值不能超過0.55。處理齒輪硬化最好的方法就是深層滲碳淬火，它可以得到充足的硬化層深度、較小的過渡區(qū)域殘余拉力以及比較高的芯部硬度。通常齒面的含碳量最好控制在0.8%～1%之間，從齒表面到芯部的硬度梯度要緩和。經(jīng)過回火和淬火的滲碳齒輪其表面硬度要達到HRC58～62之間，要消除齒輪尤其是表層的殘余內(nèi)應(yīng)力。進一步推廣氮碳共滲等新的加工工藝，通常氮的滲入深度不超過0.2毫米，不僅可以產(chǎn)生壓應(yīng)力，還可以硬化表層。與單純滲碳齒輪相比，采用氮碳共滲工藝所加工的齒輪，其強度極限應(yīng)力可以提到百分之十三以上，使用壽命延長一倍。在進行熱處理加工后，還要做油浴人工時效處理。

3.5 優(yōu)化潤滑工藝

齒輪出現(xiàn)磨損實效的情況與潤滑分不開，大多的低速度重載的齒輪的觸動應(yīng)力都很高，因此其齒輪的接觸面使用的材料的彈性是非常重要的。另外，在進行齒輪契合的過程中，除切點外其余均為滾滑運動，這一特性與 EHL（彈性流體動力潤滑理論）完全相符，與傳統(tǒng) Martin潤滑理論相比，EHL 最大的不同是齒輪表層的局部彈性變形量通常比按照剛性邊界計算的油膜厚度大出數(shù)倍，所以對油膜的壓力分布和形狀都有著明顯的影響。在設(shè)計齒輪的潤滑參數(shù)時可以參照這個規(guī)律，按照實際情況選擇適用的潤滑油。

參考文獻

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