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TRC01減速機嚙合面積小致輪齒斷裂分析。某臺齒輪減速機中的大齒輪齒面在靠近節(jié)線的齒根部分有小坑，其中三個輪齒發(fā)生局部斷裂和脫落，兩個輪齒局部有明顯裂紋且已松動，裂紋處小坑較為密集并連通，齒輪減速機斷裂及裂紋均起始于齒根靠近節(jié)線處，斷裂的輪齒破斷面分為2個部分，其中部分斷面的顆粒細小，斷面較光滑，有不平坦而類似階梯形的層狀外觀。另部分斷面的顆粒較大，斷口較為粗糙。對齒輪減速電機進行全面檢查和測量后發(fā)現(xiàn)，沿齒長方向接觸僅百分之八十五，在齒輪右側(cè)長45毫米的嚙合面完全未接觸，齒高方向接觸百分之八十，兩傳動軸平行度偏差0.13mm/m. 根據(jù)齒面接觸疲勞強度理論，齒面接觸疲勞應(yīng)力應(yīng)小于齒輪許用疲勞極限。該齒輪減速機主要是由于安裝質(zhì)量較差造成齒輪嚙合接觸面減小，使齒面接觸疲勞應(yīng)力大于齒輪許用疲勞極限而產(chǎn)生了點蝕，降低了齒輪的傳動性能，終導(dǎo)致伺服減速機輪齒疲勞斷裂。

原因分析：兩傳動軸平行度偏差造成齒輪嚙合面接觸面積減小，使齒輪嚙合面上的接觸應(yīng)力超過了疲勞極限，在齒輪減速電機齒輪的齒面產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋進步擴展使齒面小塊金屬剝落，形成小坑，造成了齒輪嚙合面的疲勞點蝕，故大齒輪表面失效形式為疲勞點蝕。齒輪減速電機的輪齒齒面硬度較高，實測為HRC54,在運行中無法使齒面的承載面積增加，早期由于接觸疲勞形成的點蝕繼續(xù)擴展，在靠近節(jié)線齒根部分的點蝕越來越嚴重，小坑的面積和深度加大，在齒輪減速機齒輪齒面上的范圍也進步擴展，形成擴展性點蝕，其中較深的蝕坑成為強烈應(yīng)力集中源，先在此部分產(chǎn)生微觀疲勞裂紋。
此外，由于齒輪減速電機兩平行度的偏差造成齒輪嚙合面接觸面積減小，輪齒局部載荷增大，隨著點蝕的加劇，齒輪的傳動能力受到破壞，輪齒的疲勞極限由于蝕坑面積和深度的加大而逐步降低，當齒輪減速機受外載荷應(yīng)力高于疲勞極限而應(yīng)力且循環(huán)次數(shù)又超過定數(shù)值后，微觀疲勞裂紋擴展生長，發(fā)展成為貫穿許多晶粒的宏觀疲勞裂縫，應(yīng)力變化使裂縫張合。裂縫合攏時，其表面接觸發(fā)生壓縮和磨損，齒輪減速電機輪齒齒根經(jīng)受交變應(yīng)力，疲勞破斷部分被長時間壓縮、磨損，裂縫的表面變得光滑，形成了斷裂輪齒破斷面上較為光滑的斷面。疲勞裂縫的擴展是有選擇性的，當應(yīng)力超過疲勞極限時，疲勞裂縫從個局部弱金屬部分擴展另個局部弱金屬部分，這種選擇性的結(jié)果使破斷部分表面出現(xiàn)了不平坦而類似階梯形的層狀外觀。在疲勞裂紋擴展過程中，應(yīng)力集中促進了裂紋的發(fā)展速度，后使齒根剩余斷面的應(yīng)力達到靜強度極限，經(jīng)過定數(shù)量的應(yīng)力循環(huán)后，齒輪減速機的輪齒就發(fā)生了疲勞斷裂破壞。http://patriciacalisto.com/rxiliejiansuji.html