原因和分析（续）：
齿面点蚀与齿面间的相对滑动速度和润滑油有关。
①相对速度大，粘度大，齿面间容易形成油膜，齿面有效 接触面积较大，接触应力小，点蚀不容易发生。
②在齿根节线附加，相对滑动速度低，不容易形成油膜。 ③粘度较低的润滑油，容易渗入裂纹。齿轮啮合时，润滑
油在裂纹内受到挤胀，加速裂纹扩展。
§11－1 齿轮的失效形式
（一）轮齿折断
一般发生在齿根部分
齿根弯曲应力最大、应力集中
断裂形式
整齿折断（齿宽较小的直齿圆柱齿轮） 局部折断（齿宽大的直齿轮、斜齿轮和人字齿轮）
断裂的原因
过载折断
受冲击载荷或短时严重过载，突然折断；
长期使用的齿轮因严重磨损而导致齿厚过分减薄。
脆性材料（淬火钢、铸铁）
产生的机理
当齿轮材料过软时，若齿轮上的载荷所产生的应力 超过材料的屈服极限，齿轮发生塑性变形
（1）冲击载荷产生压痕 （2）润滑不良而导致齿面摩擦力过大
主要出现
低速重载、启动频繁的传动
措施
提高齿面硬度、采用高粘度或者极压添加剂的润滑 油
齿轮设计准则
两条准则
齿根弯曲疲劳强度 和 齿面接触疲劳强度
首先出现在靠近节线的齿根面上，然后向其他部位 扩展。
提高齿面材料的硬度，可以增强齿轮抗点蚀的能力。
（四）齿面胶合
产生的机理
由于齿面之间未能有效地形成润滑油膜，导致两齿面金属直接 接触并相互粘连；
沿着相对滑动方向相互撕扯而出现的划痕。 齿面胶合主要发生在齿顶、齿根等相对速度较大处。
影响
第十一章 齿轮传动
§11-1 齿轮的失效形式 §11-2 齿轮材料及热处理 §11-3 齿轮传动的精度 §11-4 直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷 §11-5 直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算 §11-6 直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算 §11-7 设计圆柱齿轮时材料和参数的选取 §11-8 斜齿圆柱齿轮传动 §11-10 齿轮的构造 §11-11 齿轮传动的润滑和效率
① 轮齿表层（齿面）应有较高的硬度以保证齿面抗 磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力。
② 齿芯材料应有足够的强度和韧性，使齿根具有良 好的抗弯曲和抗冲击的能力
③ 良好的加工工艺性能及热处理性能，经济性要求
常用的齿轮材料
钢：韧性好、耐冲击。热处理可以改善其力学 性能及提高齿面硬度。
锻钢（低碳钢、合金钢） （1）软齿轮面齿轮（硬度<=350 HBS）
对硬度、速度和精度要求不高 毛坯经过常化（正火）或者调质后切齿 软齿面便于加工、刀具磨损小，制造简便经济。
（2）硬齿轮面齿轮
高速、重载及精密机器 切齿之后，表面硬化处理，然后再精加工
铸钢（尺寸过大或形状复杂）
耐磨性和强度较好，应经过退火和常化处理。
铸铁：
材料较脆、抗冲击和耐磨性差，但抗胶合和点蚀性 能好。适用于工作平稳、速度较低、功率不大的场 合。
疲劳折断
在载荷的周期性作用下，弯曲应力超来自疲劳极限，齿根产生疲劳 裂纹；
加速齿根裂纹扩展，最终引起轮齿断裂。
应力集中（齿根过渡部分的形状突变和加工刀痕）。
采取的措施
①采用正变位齿轮，增大齿根的强度；②齿根过渡曲线变化更为 平稳（增大齿根圆角半径）及消除加工刀痕（提高齿面精度）， 减少应力集中；③增大轴及支承的刚性，提高安装精度，使齿轮 接触线上的受载较为均匀；④热处理提高齿芯材料的韧性，对齿 根表面进行强化处理（齿芯要韧、齿面要硬）。
齿面胶合会引起振动和噪声、导致传动性能下降，甚至失效。
两种形式：
高速重载传动（齿面热胶合）和低速重载传动（齿面冷胶合）
措施
采用正变位齿轮、减少模数（降低齿高以减少滑动速度）、提 高齿面硬度、降低齿面表面粗糙度、合理选择润滑油：低速— —粘性大，高速——添加抗胶合添加剂。
（五）齿面塑性变形
非金属材料（尼龙、夹木胶布等）：
高速、轻载、精度不高。 优点：降低噪声
常用的几种热处理方法
调质和正火用于软齿面；淬火和渗氮用于硬齿 面
大小齿轮都是软齿面
小齿轮比大齿轮高20~50 HBS
都是硬齿面
小齿轮略高、或者和大齿轮相等
表面淬火
一般用于中碳钢和中碳合金钢。表面淬火后轮 齿变形小，可不磨齿，硬度可达52~56HRC。 由于齿面强度高、耐磨性好，齿芯仍有较高韧 性，能承受一定冲击载荷。
（二）齿面磨损
（开式传动）齿面摩擦或啮合面间落入磨料性物质 （砂粒、铁屑等）。
开式传动齿轮的主要失效形式之一 润滑不良的闭式传动
原因：落入硬颗粒、润滑不良、加工表面粗糙度
影响：磨损引起齿廓变形和齿厚减少，产生振动和噪 声，甚至引起齿厚过薄而断裂。
措施：采用闭式传动、减少齿面粗糙度值和保持良好 的润滑。
两种形式：磨粒磨损（恶性）和跑合磨损（良性）。
新齿轮副在轻载下进行跑合
（三）齿面点蚀
产生的机理
症状：齿面上出现细碎的凹坑或麻点。 齿面接触应力超过材料的接触疲劳强度时，在载荷
的周期性作用下，齿面表层产生细微的疲劳裂纹； 裂纹蔓延扩展形成金属小片、剥落后形成疲劳点蚀。
原因和分析：
润滑良好的闭式软齿面（HBS≤350）传动中； 开式传动由于齿面磨损较快，点看蚀不实例到点蚀现象。
实际计算
闭式齿轮传动中：
一般软齿面时，以保证齿面接触疲劳强度为主。 硬齿面时（齿面硬度高，齿芯强度低；或者材料较脆的齿轮），
以保证齿根弯曲疲劳强度为主。
开式齿轮传动中：
以保证齿根弯曲疲劳强度为准则并根据磨损情况将模数适当增 大
§11－2 齿轮材料及热处理
选用的基本原则
归纳为：齿面要硬、齿芯要韧 具体要求：
齿轮传动：传递运动和传递动力
运转平稳外，还要有足够的承载能力
（工作条件）分类Ⅰ
开式传动
齿轮外露。不能保证良好润滑、容易落入杂质、齿面易磨 损。适于低速传动。
闭式传动
齿轮封闭在齿轮箱内。保证良好的润滑和工作条件。
（载荷情况）分类Ⅱ
低速轻载: V≤1～3m/S ; Fn≤5～10KN 中速中载: 3m/S＜V＜10m/S ; 10KN≤Fn＜50KN 高速重载: V≥10m/S ; Fn≥50KN