齒輪傳動的合理使用與影響壽命因素分析

楊皓天　萬騰　趙強　劉瑤

摘要：齒輪傳動是機械領域廣泛使用的傳動類型，具有穩定可靠、效率高的優點，機械設計人員及齒輪維修人員在選擇和替換齒輪時，應對齒輪的材料、工藝及適用范圍做認真的分析，做到使用的科學性與合理性，并注意齒輪使用過程的規范維護與及時保養，以提升齒輪傳動的可靠性與使用壽命。

關鍵詞：齒輪傳動；合理使用；壽命

中圖分類號：TH132文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.11.028

齒輪傳動是機械設計及工業使用過程中最常用的傳動結構，在日常生活和工作中齒輪傳動的應用也非常廣泛，汽車、機械儀表、工程機械以及工業機床都包含了大量的齒輪傳動結構。因此在齒輪的使用上應著重考慮應用方式及相關參數的合理性，并重視在修理及更換零件時相關參數的一致性，以保證齒輪傳動的可靠運行，同時在齒輪的工作過程中應注意對其進行及時潤滑及保養，拆裝過程注意方式的科學性與合理性，以保證齒輪機構具備較長的使用壽命。

1齒輪傳動的使用及注意事項

齒輪傳動是通過嚙合的方式來傳遞運動和動力的一種傳動形式，齒輪傳動由于其傳動比準確且范圍大，因此常用于加速或減速的傳動形式，并能傳遞較大功率，可用于高速、中速和低速各個級別的傳動。通常來說齒輪的正常運行需滿足以下兩個條件：（1）傳動平穩，噪音、沖擊及振動均勻且不明顯；（2）齒輪的強度好，耐磨損能力高，能保證較長期的使用壽命。

1.1熱處理及相關質量應符合國家要求

我國的齒輪年產量位居世界前列，對齒輪的材料及熱處理工藝有嚴格的國家標準，但目前為止我國很多中小齒輪生產企業仍不能達到國家標準要求，很多企業為圖經濟利益降低了對齒輪材料及熱處理工藝的要求，導致在直接購買零件用于機械裝配或對成品機械的變速箱或傳動箱進行維修時，所能買到的替換齒輪件存在著加工質量不過關、使用壽命與原廠零件相比存在較大差別的現象。因此，在選擇和維修齒輪零件時，應盡可能選用通過質量監管體系認可的、大廠制造的成品齒輪件，并在安裝后通過傳動齒面接觸痕跡驗證齒輪的接觸精度，以確定齒輪的整體加工質量優良，這不僅能夠提升齒輪的使用壽命，更能在很大程度上保證齒輪配合的間隙要求，使傳動過程平穩、安靜地完成。

1.2齒輪裝配精度應符合使用要求

（1） 對于齒輪傳動機構的裝配，應滿足軸承孔和齒輪軸之間不出現偏心或歪斜的情況，孔、軸承與軸之間的配合必須滿足形位公差的相關要求，同時合理設計齒輪軸的結構，盡量避免受力不均勻等情況的出現。

（2） 對齒輪的安裝側隙應做到設計合理，如果側隙過大，易導致振動及沖擊的發生，若側隙過小，齒輪傳動過程中的熱量不能及時散發出去，易出現齒輪受熱膨脹而卡死的現象，進而對齒輪造成嚴重的損壞。

（3） 要注意相嚙合的一對齒輪裝配時其接觸部位應準確妥當，裝配后對于高速運轉的齒輪結構應進行平衡實驗，以保證齒輪在高速運行的過程中，在規定轉速內具備對應的穩定程度。

（4） 在裝配時，還應認真檢查成對齒輪是否存在阻滯或卡死現象，以避免測試或運行中對齒輪組造成嚴重的損壞。

2影響齒輪使用壽命的因素

2.1輪齒表面磨損

齒輪在長期的運轉過程中，會不可避免地產生磨損的現象，這些磨損部分是傳動過程中正常產生的，另一部分是由于維護保養不利而產生的，磨損產生的主要原因包括沙塵、鐵削等進入齒面間引起的磨粒性磨損以及兩齒輪嚙合面間相互摩擦而產生的磨合性磨損，磨合磨損是齒輪傳動過程中的正常磨損現象，而磨粒磨損在開式齒輪傳動難以避免，對于閉式齒輪傳動，應及時更換齒輪油并清理齒輪箱，以減少磨粒磨損的產生。

2.2輪齒折斷或裂紋

由于齒輪在運轉的過程中根部所受到的彎曲應力最大，因此輪齒的折斷與裂紋多出現在齒根部位，輪齒出現斷裂的原因主要有疲勞折斷和過載折斷兩大類。疲勞折斷是由于齒輪在工作的過程中，齒根部位的一側多次被拉伸，而另一側多次被壓縮，當齒脫離嚙合位置后，齒根部位就恢復無壓縮狀態，在載荷的多次反復作用下，彎曲應力可能會超過齒根所能承受的極限值，進而導致齒根部位出現裂紋甚至折斷。過載折斷是由于齒輪受到瞬時的沖擊或過大載荷而導致的齒根部位突然折斷。因此，在齒輪長時間的工作過程中應注意齒輪箱的停歇與保養，并防止突然啟動對輪齒造成的過載傷害。

2.3齒面高溫膠合

很多齒輪在使用的過程中運轉速度非常高，此時，若長時間使用導致熱量不能及時散出，或潤滑油缺失導致兩齒面沒有潤滑就直接接觸而相互粘連，而此時的齒輪仍保持運轉狀態，會產生兩齒輪之間由于慣性作用強行拉扯而出現溝紋，這種現象只容易出現在高速傳動中，因此在高速齒輪傳動時應注意齒輪側隙的合理設計以及齒輪油的適時添加，以避免膠合現象對齒輪壽命造成的影響。

3結束語

綜上所述，在我國工業技術飛速發展的今天，齒輪傳動的應用也會越來越廣泛，為保證齒輪傳動的高效性與準確性，相關的設計、裝配及維修人員應在使用和選擇齒輪的過程中應提高其科學性與規范性，并在齒輪的運行過程中注意按時維護保養，以保證齒輪可靠長久的使用。

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