1、內容為網絡收集 僅供參考 機械零件的失效調查1、目的：了解常用機械零件的主要失效形式，分析失敗的原因；了解防止或延緩常用零件失效的措施；培養觀察能力和分析能力，增強感性認識，樹立工程意識。2、零件的主要失效形式 失效：在規定的工作條件下不能正常的工作叫失效。 失效的形式有、A、 斷裂：占總失效的5% 零件在（拉、壓、彎曲、扭）負載荷作用下，（材料的強度極限）就有可能發生斷裂。 （1）疲勞斷裂：零件在承受交變載荷是，景觀盈利的峰值在抗拉強度甚至在屈服強度以下，但經過一定周期后仍會發生斷裂，這種現象成為疲勞。疲勞斷裂為脆性斷裂。（2）蠕變斷裂失效：在高溫下工作的零件，當蠕變變形量超過一定的范圍時，

2、零件內部產生裂紋，有些材料在斷裂前產生頸縮現象。（3）環境坡段失效：在負載和條件下，由于環境因素（例如腐蝕介質）的影響，往往出現低應力下的延緩斷裂使零件失效。環境坡段失效應包括應力腐蝕、氫脆、疲勞等。（4）韌性斷裂失效：零件承受的載荷大雨材料的屈服強度，斷裂前的零件明顯的塑性變形，尺寸變化明顯，斷面縮小，斷口呈纖維狀。（5）低溫脆性斷裂失效：零件在低于其材料的韌脆轉變溫度以下工作是，其韌性和塑性大大降低并發生脆性斷裂而失效。 例如：B、過量變形變形（1）過量彈性變形失效：零件由于產生過大的彈性變形而失效，稱為彈性變形失效。例如對于受彎扭的軸類零件，其過大變形量會造成零件的嚴重偏載甚至齒合失常，

3、進而導致傳動失效（2）過量塑性變形失效：零件承受的應力超過材料的屈服強度是發生塑性變形，過量的塑性變形會使零件的相對位置發生變化，使整個機器運轉不良。（3）蠕變變形失效：受長期固定載荷的零件，在工作中尤其是在高溫下發生蠕變（即在應力不變情況下，變形量隨時間的延長而增加的現象）。如鍋爐、汽輪船、航空發動機及其它熱機的零部件，常由于蠕變產生的塑性變形和應力松弛而失效。 在附載荷的作用下達到材料的強度極限則產生變形。 例如：重載輪齒面齒輪的傳動，齒面塑性變形。 輪齒面在沖擊載荷下倒牙。（1）零件的表面破壞：占74%磨損表面物質的轉移或喪失表面磨損；牽引齒輪輪承磨損：拖拉機25%論滾鋼軌 （2）接觸疲

4、勞：在接觸變應力長期作用下齒面點蝕 軸承點蝕 （3）腐蝕：在有害介質 柴油缸套 生銹C表面損傷失效（1） 磨損失效：相互接觸的一對金屬表面，相對運動時金屬表面發生損耗或產生塑變，是金屬狀態和尺寸改變的現象。（2） 腐蝕失效：零件暴露于活性介質環境中并于環境介質間發生化學和電化學作用而造成零件表面損耗，引起尺寸、性能變化，導致失效。（3） 表面疲勞失效：相互接觸的兩個運動表面，在工作過程中承受交變接觸應力的作用而導致表面層材料發生疲勞脫落，造成失效。 D：正常工作條件破壞引起的失效 動壓滑動軸承：缺油、軸承油膜破壞 帶傳動：過載打滑 高速回轉零件：共振 一般：每一種零件在不同的工作條件下有不同的

5、是失效形式。 主要失效形式：磨損、疲勞（點蝕、斷裂）、腐蝕 一般齒輪的失效形式序號齒輪的失效形式占總失效的百分比 1疲勞斷齒 32.82過載斷齒 19.53輪齒碎裂 4.34輪轂撕裂 4.65表面疲勞 20.36表面磨損 13.27齒面塑性變形 5.3齒輪服役后，由于產生變形、齒面磨損或整體損壞等，致使齒輪失去正常功能而失效。齒輪的失效形勢很復雜，失效形式多樣。如經表而強化的汽車拖拉機齒輪。發生失效的形式有表面疲勞剝落、表面磨損、彎曲疲勞，過載段齒以及換擋齒輪的端面磨損等。齒輪失效類型可以分為四大類，磨損、表面疲勞、塑性變形和折斷。每一大類還可細分為幾類，進而使分類更加精細和明確辨別特征。分類

6、失效類型磨損輕微磨損中度磨損過度磨損磨粒磨損腐蝕磨損輕微膠合中等膠合破壞性膠合局部膠合表面疲勞早期點蝕破環性點蝕剝落塑性變形碾擊塑變磷皺起脊齒面塑變折斷疲勞折斷過載折斷失效的特征、部位及對策損傷特征部位損傷原因對策磨損：齒輪在嚙合過程中，輪齒接觸表面材料的摩擦損耗現象1. 輕微磨損：接觸表面上的微凸體逐漸磨平，直至出現非常光滑的表面為止2. 中等磨損：節線上下齒面材料都有一定磨損，節線位置3. 過度磨損：齒廓形狀破壞，磨損率非常高，節線附近有點蝕，傳動有噪音和振動。4. 磨粒磨損：輪齒接觸表面沿滑動方向有較均勻的條痕，多次摩擦條痕重疊。5. 腐蝕磨損：齒面上呈現均勻分布的腐蝕坑，齒面沿滑動方向

7、伴有腐蝕痕跡。輪齒接觸表面的粗糙度與潤滑黏度、齒輪工作速度、工作載荷不匹配。齒輪在邊界潤滑狀態下工作，潤滑系統中有小量的污染雜物潤滑系統和密封裝置不良，系統有嚴重振動、沖擊載荷。齒面間異物引起磨粒磨損，在開式齒輪傳動中更為嚴重。齒輪材料發生電化學反應，由摩擦、沖刷形成腐蝕磨損，高溫極壓添加劑形成磨蝕介質。此為輕微磨損過程，可適時更換潤滑油。提高潤滑度粘度、降低油溫，加入適當的添加劑，加強油液清潔度管理對污染雜質增設過濾裝置，適時更換潤滑油改善潤滑方式，提高潤滑度粘度，提高工作速度，減輕載荷，跑合后注意清洗，適時換油，開式齒輪箱采取適當防護。防止油液污染，添加劑的成分含量適當，建立合理的工藝規程

8、膠合：相嚙合的齒面金屬，在一定壓力下直接發生粘著，隨著齒面的相對運動，使金屬從齒面上撕落而引起嚴重的粘著磨損現象。1. 輕微膠合：靠近齒頂或齒根的齒面上沿滑動方向有極輕微而細密的傷痕（一條暗帶），有時要借助顯微鏡才能看到2. 中等膠合：齒頂部、齒根部均有滑動方向的粘撕痕跡，較軟齒面更明顯。3. 破壞性膠合：沿滑動方向呈現明顯粘撕痕跡，齒頂有明顯的材料移失跡象，齒廓毀壞，振動、噪音增大。4. 局部膠合：局部區域有齒面膠合現象，并不延伸、擴展。運轉初期潤滑條件與工作情況不協調，或輕微干涉存在而引起。齒輪嚙合處局部溫度過高，破壞潤滑油膜潤滑不充分，工作溫度過高，齒面接觸應力或速度過高引起的過熱。由于

9、安裝制造誤差，引起載荷集中，鼓形齒修形量過大，齒寬較大，局部溫升引起變形。控制啟動過程的潤滑及載荷，排除干涉的原因。降低油溫，使用極壓添加劑的潤滑油，降低齒面表面粗糙度，降低載荷及速度。保證一定條件下的良好潤滑，采用極壓或特殊高粘度的潤滑油。安裝精度適當，修行量適當，散熱應均勻，油的冷卻與供油部位應適當。點蝕：齒面呈點狀的齒面疲勞損傷1. 早期點蝕：有較小、數量不多的麻點。2. 破壞性點蝕：靠近節線的齒根表面上，麻點不斷擴展，噪音增大。嚙合齒面局部過載，齒形誤差，齒面凹凸不平，軸線歪斜造成偏載。齒面接觸應力過大，節線附近滑動速度方向變化，油膜不易形成。提高齒形精度，精心跑合。提高齒面硬度，降低

10、粗糙度，改善潤滑。剝落：齒面上材料成片好狀剝離剝落：形狀不規則的片狀剝落坑。硬齒面上過高的接觸應力作用，疲勞裂紋擴展形成，材料缺陷，齒面軟硬的過度層中裂紋的延伸擴展。承載力不足應考慮重新設計，提高輪齒芯部硬度，減小應力集中。塑性變形：在過大應力作用下，輪齒材料因屈服產生塑性流動，而形成齒面與齒體的變形1. 碾擊塑變：在齒頂棱和齒端出現飛邊，齒頂滾圓，節線附近有溝槽、脊棱。2. 磷皺：齒面塑變呈魚鱗狀皺紋，并垂直于滑動速度方向。3. 起脊：整個工作齒面上沿滑動方向形成明顯的脊棱。4. 齒體塑變：輪齒歪扭，齒形劇變，硬齒面輪齒伴有變色現象。滾碾沖擊作用，接觸應力過大，齒輪材料硬度過低，動載荷太大以

11、及潤滑不良。潤滑不良及高壓強作用，齒面“爬行” 的結果，低速度、振動引起齒面塑性流動。常發生在重在的蝸桿傳動中，準雙曲線齒輪傳動中，高接觸應力和低滑動速度，不良潤滑材料的塑性變形潤滑失常造成劇烈溫升引起輪齒熱塑變形，過大載荷引起冷塑變形。減小接觸應力，提高材料硬度，降低動載荷，采用極壓添加劑和高粘度潤滑油，保證制造、安裝精度提高齒面硬度，改善潤滑，提高速度，控制齒輪振動。提高材料的硬度，采用粘度大、有極壓添加劑的潤滑油，保證潤滑油的清潔度。充分的潤滑，提高潤滑油的粘度，對冷塑變形應提高材料的屈服極限。輪齒折斷：輪齒一個或多個齒的整體或局部斷裂1. 疲勞折斷：起源于齒根處的疲勞裂紋擴展造成的斷裂

12、。2. 過載斷齒：斷口較粗糙，無疲勞斷裂的特征。高的交變應力多次作用的結果，齒根圓角半徑過小，表面粗糙度過高，滾切加工時有損傷，材料中有雜物，殘余應力影響。短時意外過載造成嚴重應力集中，動載荷過大，較大硬質異物進入嚙合處。修改齒輪幾何參數，降低齒根表面粗糙度，正確的噴丸處理，適當的熱處理消除殘余應力。避免突然的意外過載，設置安全裝置。齒輪的失效損傷除了以上類型和特征外，還可有其他形式的損傷，如隨機斷裂、各種材料缺陷造成的損傷、加工工藝不當造成的淬火裂紋、磨削裂紋等。但此類損傷如在加工過程中加強質檢是可以避免的。1.螺桿壓縮機齒輪失效折斷圖2 為大部分損傷齒輪的形貌。齒輪折斷有兩種形式：一種是疲

13、勞折斷，另一種是過載折斷。疲勞折斷的斷口有兩個區域：裂紋擴展區和瞬時折斷區，如圖2 所示。裂紋源就位于呈貝殼紋狀的疲勞擴展線。根據圖3 的形貌，其損傷處更多地接近過載折斷。斷口面呈粗糙晶粒狀，在韌性斷裂面上存在塑性變形痕跡，從圖4a 中可看出斷齒大部分為角形折斷。結合圖4 可知，齒輪一邊的齒已大部分斷掉（甚至有全部斷掉的現象），另一邊還保留著，且在殘留的1 / 4齒長上，其齒面光亮如新，未見齒輪嚙合痕跡，顯然齒輪嚙合存在嚴重的偏嚙現象。因此，可以推斷偏嚙、沖擊和過載可能是輪齒折斷的直接原因。四、斷齒原因根據前面對結構的分析可知，因定位層次較多，在批量生產條件下，難以完全保證各部件的同軸度，所以

14、齒輪安裝本身就存在偏嚙的可能。圖5 為UN2308ECJ 軸承損害狀況形貌。外圈內滾道出現與滾柱數目相同的12 條凹坑。調心軸承的使用固然有助于解決箱體等零部件誤差大，不易安裝的問題，即便有點歪斜、不同軸等問題，照樣可以安裝起來。但是，如此安裝起來的總成將使所有的誤差全部集中到齒輪軸承（UN2308ECJ）上（從圖1 可知，該軸承的外圈以箱體為基準定心，而其內圈由機頭定心）。當同軸度誤差較大時，齒輪軸承就在過定位狀態下工作，將承受巨大的預應力，軸承每轉一圈，就受一次沖擊。同軸度誤差越大，沖擊力就越大。過大的同軸度誤差不僅消耗掉了游隙，多余的誤差就對滾道產生沖擊。軸承滾柱對滾道的沖擊只要形成一點

15、痕跡，很快就會形成與滾柱數目相等的凹坑。凹坑形成后，滾柱和保持架轉至滾道凹坑處，相對滾動出現短時停滯現象，這又進一步加重了沖擊。這樣，凹坑加深，軸承磨損，游隙快速增大，周而復始，惡性循環。軸承每轉一周，就使齒輪傳動產生12 次圓周沖擊載荷。在此情況下，齒輪的齒向嚙合精度將變差，從而使偏嚙更嚴重，最終導致輪齒因過載而折斷。五、措施及效果從以上分析可知，機頭的螺桿孔和齒輪箱孔之間的同軸度誤差是造成齒輪斷齒的真正原因，應采取的措施如下：（1）在現有生產條件下嚴格控制同軸度的精度。齒輪箱的精度必須達到所要求的精度。（2）齒輪和齒輪箱裝配時，必須保證有要求的裝配精度。（3）在其中一個齒輪的偏嚙端作適量的

16、鼓形修正，其長度和齒向可以通過試驗得出。2汽車變速箱齒輪失效失效齒輪為載重汽車變速箱一擋齒輪， 由滲碳鋼制造，在進行臺架試驗時，未達到設計要求就發生斷齒現象。根據斷口的形貌可斷定該齒輪的斷裂為高應力作用下引起的快速斷裂。主動齒輪心部斷口基本為韌窩，被動齒輪具有準解理斷裂形貌，說明主動齒輪韌性較好，但強度較低。顯微硬度證實了主動齒輪硬度較被動齒輪低。兩只齒輪滲碳層中均有網狀滲碳體析出，這將使表層韌性較低，致使在運轉過程經受不了啟動沖擊應力的作用。本次斷裂事故是由主動齒輪先斷裂，進而引起被動齒輪崩齒，故在被動齒輪上還能看到碰傷的痕跡。因此，可以認為齒輪失效的原因為滲碳工藝控制不當（熱處理不當）而引起斷齒。變速箱一擋齒輪發生斷齒后的宏觀實物如圖6所示。主動齒輪及被動齒輪斷齒后的宏觀斷口形貌見圖7所示。圖象說明： 變速箱齒輪發生斷齒后的宏觀實物形貌。圖6 圖7 圖象說明： 被動齒輪的斷口形貌。沿齒根斷裂，斷口形貌與主動齒輪斷口相似，斷齒附近幾個齒不同程度都發生小塊崩裂及碰傷。3大型推土機被動齒輪失效斷裂失效的構件系大型推土機被動齒輪，熱處理工藝為滲碳后淬火及回火。熱處理后，由于該齒輪發生形變，采用局部加熱后校正再進行回火。四個月后，在磨內孔時發現該齒輪開裂。 大型推土機被動齒