作者：胡忆沩 等编著
出版社：化学工业出版社
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化工设备与机器．下册试读：
前言
为了适应社会主义市场经济发展对职工教育培训的需要，积极配合化工企业对高级技术工人进行培训和职业技能鉴定，根据《化工特有工种职业技能鉴定规范》中要求的高级工应该掌握和了解的有关技术理论知识（应知）和工艺操作能力（应会）的内容，特编写了《化工设备与机器》。
在本书的编写过程中，根据目前我国化工企业工程师、高级技术工人应当掌握的知识和技能要求，广泛收集最新的资料，采用现行国家标准和技术法规，适当增加技术和相关知识的背景资料，力图避免“窄”、“专”、“深”、“偏”，不搞“解剖麻雀”，注重提高解决实际问题能力，便于读者理解和使用；编写中大量采用图表形式，对所选资料反复核对和精心选编，使其技术难度适宜，语言较简练；选编内容比较全面，对重要的章节选择了较完整的国家标准或国家行业标准，基本覆盖了化工企业工程师、高级技术工人所涉及的基础知识和专业知识，数据翔实。限于篇幅，部分数据只给出了常用内容，但均给出了国家现行标准编号，方便读者追根溯源，进行查证。
鉴于化工设备与机械的设计、制造、安装、使用、维护和检修必须以国家现行标准和法规为依据，本书特编著了“化工机械专业术语、常用标准简介”一章，有利于广大化工企业工程师、高级技术工人对国家化工设备与机械方面技术法规和标准的理解和掌握。如早期的金属表面光洁度演变为GB/T 131—1983 （第一版）的表面粗糙度，发展为GB/T 131—1993 （第二版）和如今的GB/T 131—2006 （第三版）的表面结构等，同时还介绍了国家标准与行业标准的关系等内容；增加了近年来在化工企业生产及管理中采用的新技术、新工艺、新设备等方面的内容。如编著的第22章“化工设备的泄漏与带压密封”，则具有特色鲜明、实用性强的突出特点。为了使读者更好地理解和掌握图书内容，在每章末均附了复习思考题。
本书由第一篇“化工机械基础知识”，第二篇“化工设备”，第三篇“化工机器”构成，分为上、下两册。上册包括常用知识和数据，常用材料，化工机械专业术语、常用标准简介，化工机械制图基础，化工设备图识读，化工容器，换热器，塔设备，反应釜，干燥设备，化工管道，化工设备事故分析与对策，共12章；下册包括机械传动，轴与轴承，泵，压缩机，风机，离心机，其他化工机器，化工机械事故分析与对策，化工设备安全停车与检修安全管理制度，化工设备的泄漏与带压密封，共10章。本书第13章由于波编写，第14章由刘才编写，第15～19、22章由胡忆沩编写，第21章由李鑫编写。
由于编者水平所限，书中难免存在缺陷，敬请广大读者批评指正。编者2009年5月于吉林化工学院
第13章 机械传动
任何工作机都要由动力机带动，而工作机与动力机之间多通过传动机构来实现连接，传动机构可实现传递转矩、改变转速的方式来驱动工作机运转。传动方式可分为机械传动、流体传动、电气传动及磁力传动。
1 传动概论
1.1 传动及其组成机器通常由动力机、工作机和传动三部分组成。（1）动力机 动力机的作用是把各种形态的能转变为机械能，其运动的输出形式通常为传动。它的主体机构比较简单，其运转速度一般较高。动力机分为一次动力机和二次动力机。一次动力机是把自然界的能源转变为机械能的机器，如柴油机、汽油机等。二次动力机是将用动力驱动发电机等变能机构产生的各种形态的能，转变为机械能的机器，它也可以看成是传动元件，如电气传动中的电动机，流体传动中的液压马达和气马达等。（2）工作机 工作机（执行机构）是利用机械能来改变材料或工件的性质、状态、形态和位置的机器，如水泵压缩机等，其特点是机构的运动比较复杂多样，运转速度受生产性质的限制，一般低于动力机，并常需要按不同的工况和要求作相应的变化。（3）传动 传动（传动系统或传动装置的统称）是将动力机产生的机械能传送到执行机构上去的中间装置，以传递动力为主的传动称为动力传动，以传递运动为主的传动称为运动传动。传动的任务主要是完成动力和执行机构之间协调工作，有减速或增速、变速、改变运动形式，除此以外，传动可实现一个或多个动力机构驱动若干个相同或不同速度的执行机构等。机器的工作性能、可靠性、重量和成本很大程度上取决于传动装置的好坏。传动通常由以下三部分组成。
①传动系统。把动力机的动力和运动传递给执行机构，使之实现预定动作（包括动力或运动）的装置。它由各种传动元件或装置、轴及轴系部件、离合、制动、换向和蓄能（如飞轮）等元件组成。
②操纵和控制系统。是指通过人工操作或自动控制改变动力机或传动系统的工作状态和参数，协调执行机构的动作，使其完成所要求的运动的传递力的装置。它由进行启动、离合、制动、调速、换向的操纵装置，以及按预定顺序工作和自动控制所需的元件及装置所组成。
③辅助系统。为保证传动正常工作、改善操作条件、延长使用寿命而设的装置，如冷却、润滑、计数、消声、除尘和安全防护等装置。1.2 常用传动的特性参数
与传动有关的特性参数如表13-1所示。表13-1 常用传动特性参数
注:1.表中下标1、2分别代表主、从动轮的参数。
2.未说明时，P、T、n均指设备的额定值，是设备在其规定条件下可供使用的较佳值。1.3 传动的类型
1.3.1 机械传动（1）摩擦传动
①摩擦轮传动。圆柱形、槽形、圆锥形、圆柱盘式。
②挠性摩擦传动。主要是带传动，包括V带（普通带、窄形带、大楔角带、特殊用途带等），平带，多楔角带，圆带绳传动。
③摩擦式无级变速传动。靠传动元件之间的摩擦力或油膜的切应力传动。包括定轴的（无中间体的、有中间体的），动轴的（行星式），有挠性元件（带、链）的。（2）齿轮传动
①圆柱齿轮传动。啮合形式:内、外啮合，齿条。齿形曲线:渐开线，单、双圆弧线，摆线，圆柱针轮。齿向曲线:直齿，斜齿，曲线齿。
②圆锥齿轮传动。啮合形式:外、内啮合，平顶及平面齿轮。齿形曲线:渐开线，单、双圆弧。齿向曲线:直齿，斜齿，弧齿。
③动轴轮系。包括渐开线齿轮行星传动（单自由度、多自由度），摆线针轮行星传动，活齿减速传动，谐波传动。
④非圆齿轮传动。可实现连续的单向运动或要求的函数关系。（3）章动传动 一种大传动比、高效率、低噪声的互包络线机构。（4）蜗杆传动
①圆柱蜗杆传动。包括普通圆柱蜗杆传动（阿基米德渐开线、延长渐开线、曲纹面），圆弧圆柱蜗杆传动（轴向、法向圆弧齿）。
②环面蜗杆传动。包括直廓环面蜗杆传动，平面包络环面蜗杆传动，锥面蜗杆传动。（5）挠性啮合传动
①链传动。包括套筒滚子链、套筒链，簧板链，齿形链等。
②带传动。主要是同步带（梯形齿、圆弧齿）传动。（6）螺旋传动 包括滑动螺旋传动，滚动螺旋传动，静压螺旋传动。（7）连杆机构 包括曲柄摇杆机构（脉动无级变速传动），双曲柄机构，曲柄滑块机构，曲柄导杆机构，液压缸驱动的连杆机构。（8）凸轮机构 包括直动、摆动从动件，反凸轮机构，凸轮式无级变速机构。（9）组合机构 包括齿轮-连杆，齿轮-凸轮，凸轮-连杆，液压连杆机构等。
1.3.2 流体传动（1）气压、液压传动 运动形式:往复移动，往复摆动，旋转。速度变化:恒速，有级变速，无级变速，按一定规律变速。控制方式:人工，机械，液压，电磁，伺服，复合，载荷传感液压。（2）静液压调速驱动 用于行走机械传输能量（旋转运动），并可逆传动和自动传动。（3）液力传动 包括液力变矩器，液力耦合器，液力机械变矩器。（4）液体黏性传动 与多片摩擦离合器相似，借改变摩擦片间的油膜厚度与压力，以改变油膜的剪切力进行无级变速传动。
1.3.3 电气传动（1）交流电气传动 可分为恒速，可调速（电磁滑差离合器、调速、串级、变频、可换向电动机等）。（2）直流电气传动 可分为恒速，可调速（调磁通、调压、复合调速）等。
1.3.4 磁力传动
①可透过隔离物传动。包括磁吸引式，涡流式。
②不可透过隔离物传动。包括磁滞式，磁粉离合器。
2 带传动
带传动是机械传动中常用的一种传动形式，它的主要作用是传递转矩和改变转速，是靠具有挠性的带与带轮间产生的摩擦力来实现传动的目的，属于摩擦传动。2.1 带传动原理和类型（1）带传动的原理 根据传动原理的不同，有靠带和带轮接触面之间的摩擦型传动的平带、V带，如图13-1（a）所示；也有靠带的内面的凸齿和带轮齿啮合传动的同步齿形带，如图13-1（b）所示。（2）带传动的主要类型 带传动的主要类型如表13-2所示。图13-1 带传动表13-2 带传动的主要类型2.2 带传动特点
①轴间距范围大，工作平稳，噪声小，能缓和冲击，吸收振动。
②摩擦型带传动有过载保护作用，同步带可保证传动同步。
③结构简单，成本低，安装要求不高，但外廓尺寸较大。
④摩擦型带有滑动，不能用于分度链。
⑤由于带的摩擦起电，不宜用于易燃易爆的场所。
⑥轴和轴承上作用力大。
⑦传递的功率Pmax:尼龙片复合平带为3500kW，普通V带为500kW，同步带100kW。
⑧带传动的速度vmax:由于带与带轮间产生气垫、带体发热和离心力的限制，尼龙片复合平带为60m/s，普通V带为25～30m/s，窄V带为40～50m/s，同步带为100m/s。
⑨带传动的效率η:平带为0.94～0.98，V带为0.90～0.94，同步带为0.96～0.98。
⑩单级传动比u:受小带轮的包角和外廓尺寸的限制，平带不大于4～5，V带不大于7～10，同步带不大于10。
(11)带传动的寿命:因带轮直径大，带的寿命长，普通V带的寿命为5000～20000h，窄V带的寿命为20000h。
(12)瑢带传动主要应用于金属切削机床、锻压机床、输送机、通风机、农业机械、纺织机械、化工机械和办公机械等。2.3 带的传动比及传动效率
2.3.1 传动比
在带传动中，如果带与带轮之间没有滑动，则主动轮与从动轮圆周速度必然相等，都等于带的移动速度。设主动轮与从动轮的直径和转速分别为D，D和n1，n2，由主动轮圆周速度v1与从动轮圆周速12度v2相等得:
v1＝v2＝πDn1＝πDn212
则传动比i为:
从上式可知，带的传动比等于主、从动轮的转速之比，两带轮的转速则与直径成反比，这说明从动轮直径比主动轮直径大，转速低，其传动为减速；反之为增速，转速则高。
2.3.2 传动效率（1）带传动的功率损失
①滑动损失。摩擦型带传动的弹性滑动是不可避免的，微量滑动可以使摩擦因数提高，有利于提高传动能力；严重滑动，特别是打滑将使传动效率急剧下降。滑动损失随紧、松边拉力差的增大而增大，随带体弹性模量的增大而减小。
②内摩擦损失。带在运行中的反复伸缩、在带轮上的绕曲使带体内部产生摩擦引起功率损失。内摩擦损失随预紧力、带厚与带轮直径比的增大而增大。减小带的拉力变化，可减小其内摩擦损失。
③带与带轮工作面的黏附性以及V带锲入、退出轮槽的侧面摩擦损失。
④空气阻力损失。高速传动时，运行中的风阻力会引起功率损失，其损失与速度的平方成正比。减小带的表面积、带轮轮辐平滑或采用辐板等可减小其阻力。
⑤轴承的摩擦损失。带传动的轴承因带的拉力受载较大而产生较大摩擦力，是引起功率损失的重要原因之一。（2）带传动的效率 由于存在上述功率损失，带传动的效率为87％～98％。2.4 带传动的常见形式及主要失效形式（1）带传动的常见形式 带传动的常见形式如表13-3所示。表13-3 带传动的常见形式及应用（2）带传动的主要失效形式
①带在带轮上打滑，不能传递动力。
②带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断。
③带的工作面磨损。
④从动轴的扭振。2.5 V带的安装、使用和维护
V带传动件装配的主要工作归纳起来包括三个方面的内容:带轮与轴的装配；带的安装；带张紧装置的安装。（1）安装技术要求
①保持带轮与轴的同轴度，一般要求其外圆径向跳动小于（0.00025～0.0005）D；端面摆动量小于（0.0005～0.001）D（D为带轮直径）。
②两带轮的中间平面轴向偏移量应小于a/200（a为带轮中心距）。
③两带轮轴线应平行，平行度误差应小于a/100。
④带轮工作面的表面粗糙度要适当，一般为Ra＝1.6μm。
⑤带在带轮上的包角应小于120°。
⑥带的张紧力应适当。（2）安装前的准备工作
①按图纸要求检验零件的尺寸、几何形状、表面粗糙度是否达到要求。
②将带轮及轴清理干净，并按要求准备好连接键。当配合面为圆锥面时，需用涂色法检查其贴合情况，贴合面积应大于75％，并均匀分布。
③选择装配方法，并准备适当的压入工具。（3）安装及质量检查
①带轮和轴的装配。带轮和轴的连接一般采用过渡配合，其连接形式有如图13-2所示的几种形式。图（a）为圆锥形轴头，轴端加垫圈后用螺母固定；图（b）为圆柱形轴头，利用轴肩和轴端加挡圈后再用螺钉固定；图（c）为圆柱形轴头，用斜键紧固；图（d）为圆柱形轴头，利用隔套和轴端加挡圈后再用螺钉固定。图13-2 带轮和轴的装配
带轮的压入方法，一般有以下几种:锤击法，直径较小精度要求不高时，可以用手锤或大锤敲打装入，但不得用锤直接敲打轮毂，应用木块或铜棒垫在轮毂上；螺旋压入法，如图13-3所示，螺杆通过金属垫块将其压力传递给轮毂；压力机压入法，对较大的带轮一般采用此法，为了便于带轮的压入，压入前在配合面上涂以润滑油。
带轮安装在轴上后，应对其径向跳动量和端面摆动量进行检查。一般采用划针进行检查，在要求较高的场合下，则用千分表检查。具体方法如图13-4所示。图13-3 螺旋压入法图13-4 用千分表检查带轮径向、端面跳动
②带轮的配对安装。安装后应对其相互位置的正确性进行检查。带轮相互位置的正确性主要是由带轮轴向偏移量和带轮中心线平行度来测量的。
带轮轴向偏移量的测定有直尺测定法（中心距不大的场合下使用）和拉线测定法两种具体方法如图13-5所示。图13-5 带轮轴向偏移量的测定图13-6 带轮中心线平行度的测定
带轮中心线平行度的检查方法如图13-6所示。设测量点相距L，通过测量L1和L2，则每米长度上平行度误差为［（L1-L2）/L］×1000mm。
③带的安装。安装V带时，应先将带的中心距调小，再将带放入轮槽，并调整好中心距。V带的型号应与轮槽吻合，带在轮槽中的位置应恰当，如图13-7所示。图13-7 带的安装
适当的预紧力是保证V带传动正常工作的重要因素。预紧力不足，带将在带轮上打滑，使带轮发热，带磨损；预紧力过大，则会使带的寿命降低，轴和轴承间比压增大，磨损加快。在带传动中，带预紧力通过在两带轮的切边中点处，垂直带边加一载荷P，使其产生规定的挠度来控制，如图13-8所示。
④带张紧装置的安装。带传动件在运行一段时间后，带会产生松弛现象，为此在许多场合下，应使用带张紧装置来确保带能维持在一定的张力下工作。图13-8 施加预紧力
安装带张紧装置时，必须注意两个方面:一是应使张紧力适宜，过紧易使带加速磨损，缩短使用寿命；二是应使带两侧张紧力一致，即张紧轮轴线应与带轮轴线保持平行。
常见带传动的张紧方法及应用如表13-4所示。表13-4 带传动的张紧方法及应用2.6 V带使用和维护
①带在运行中应随时调整，以保持有适当的预紧力，不能过紧或过松。新装的带不宜过紧，一般应待运转数天并有松弛现象以后再进行调整。
②应防止带接触酸、碱、柴油、机油、汽油等物质，避免阳光直接暴晒。
③不同厂出品或新旧程度不同的V带不宜同组使用。不同规格型号的带也不能替代。
④V带不宜在60℃以上的环境下运转。
⑤带损坏后应及时更换，带轮磨损严重也应及时更换。
⑥为防止带打滑，使用带蜡或带油时应涂于带的工作面上。但一般不采用，如发生打滑可增加带张紧力。
⑦保持带和带轮的清洁，防止灰尘侵入。
⑧为确保运行安全，必须加防护罩。
3 齿轮传动
齿轮传动是依靠轮齿间的啮合来传递或变换角速度及转矩的，它极其广泛地应用于各类机器中。随着机器制造业的迅速发展，目前齿7轮传动传递的转矩可大到10 N·m，圆周速度可高达300m/s，传递功率可达数万千瓦。3.1 齿轮传动的类型及特点
齿轮的类型很多，常用的齿轮类型及特点如表13-5所示。表13-5 常用的齿轮类型及特点续表3.2 标准渐开线直齿圆柱齿轮（1）概述 齿轮的齿廓曲线是渐开线，圆的渐开线由于它具有良好的综合性能而作为最常用的一种齿廓曲线。渐开线的形成原理如图13-9所示，在一个圆盘上绕一根棉线，线头口上拴一铅笔，拉紧棉线并逐渐展开，铅笔尖在纸上画出来的曲线称为圆的渐开线。圆盘的外圆称为基圆，bc称为发生线，它与基圆相切，而且是渐开线在b点的法线。
在直角三角形boc中的α角，称为渐开线在b点的压力角，渐开线上各点压力角是不相同的。通常所说的压力角是指渐开线在分度圆上点的压力角α0，一般取两种标准数值α＝20°或α＝15°，常用α＝20°。图13-9 渐开线的形成原理图13-10 直齿圆柱齿轮的参数（2）直齿圆柱齿轮的各参数 如图13-10所示。
①分度圆半径r。它是度量齿轮轮齿位置的基准，分度圆是一个假想圆。
②齿顶圆半径r。通过齿顶的圆的半径。由分度圆至齿顶圆之间a的径向距离称为齿顶高，以h表示。a
③齿根圆半径r。通过齿根的圆的半径。由分度圆至齿根圆之间f的径向距离称为齿根高，以h表示。f
④齿厚s。从轮齿的周向度量，一个轮齿占分度圆上的弧长。
⑤齿槽宽e。两个相邻轮齿齿廓在分度圆上的弧长。
⑥齿距或周节p。两相邻同侧齿廓在分度圆上的弧长。
⑦模数m。周节p与π的商称为齿轮的模数，单位为mm。
渐开线的齿形是由齿轮基本参数:压力角α、模数m和齿数z三者的数值决定的，此外还有齿顶高系数h和顶隙系数c等。a
随着模数增大，齿轮半径增大，传递动力也增大。两个齿轮要正确啮合，必须满足两齿轮压力角与模数分别相等的条件。3.3 渐开线斜齿圆柱齿轮（1）斜齿轮（渐开线斜齿圆柱齿轮）概述 具有渐开线齿廓的两直齿圆柱齿轮，在进入啮合的一瞬间，是沿整个齿宽上同时接触受载的，接触线平行于轴线，如图13-11（c）。在退出啮合时，也是沿着全齿宽同时脱离，这种接触方式对齿轮制造误差比较敏感，工作时容易产生振动与噪声。如图13-11（b）所示，一对斜齿在啮合过程中，它的齿是一端比另一端领先，当轮齿上领先的一端刚进入啮合时，轮齿的其余部分尚未进入啮合，只有K点接触，当齿轮继续转动时，轮齿进入啮合的部分逐渐增大，由点接触变成线接触，而且接触线是倾斜的。接触线先逐渐增长，然后逐渐减短，最后在K″点脱离啮合。它比直齿沿全齿宽同时进入和退出啮合的工作情况要好得多，所以可减少传动时的冲击、振动和噪声，提高了传动的平稳性。图13-11 斜齿轮的接触线变化情况图13-12 端面参数和法面参数的关系
斜齿轮的缺点是在啮合时产生轴向分力，往往要由推力轴承或向心推力轴承来承受，使得支承结构复杂化。若采用人字齿轮，则可抵消轴向力，但人字齿轮制造困难，它主要用于轧钢机等大功率的重型机械中。（2）斜齿轮的几何关系 斜齿轮的轮齿从端面看与直齿圆柱齿轮有相同之处，但还有它的特殊之处，下面就讨论斜齿圆柱齿轮在端面和法面内的两种情形。
将斜齿轮的分度圆柱展开，如图13-12所示。展开后为一长方形，其底边长是分度圆的周长πd，高是齿轮的宽度B。这时齿面与分度圆柱面相交而产生的螺旋线便成了斜直线，它和轴线的夹角β就是分度圆柱面上螺旋线的螺旋角，通常就用这个β角来表示斜齿轮轮齿的倾斜程度。
斜齿轮在端面与法面各有一套参数，端面参数用下标t表示，法面参数用下标n表示，由图13-12可得，法面周节pn是端面周节pt在法向（垂直于轮齿的方向）的投影，则有
p＝ptcosβn
法面模数m＝p/πnn
端面模数mt＝pt/π
因此m＝mcosβnt
法面压力角αn与端面压力角αt的关系相应为:
tanαn＝tanαtcosβ
斜齿轮的法面模数mn和法面压力角α的标准值和直齿轮一样，n而斜齿轮的几何尺寸是在端面进行计算的，这就要求掌握端面模数和法面模数的换算关系。3.4 直齿圆锥齿轮
常用的直齿圆锥齿轮传动的两轴相交成直角，如图13-13所示。它的几何参数和某些运动关系与圆柱齿轮传动很相似，只不过圆柱齿轮上的各个圆（分度圆、齿顶圆、齿根圆等）在圆锥齿轮上都成了相应的各个圆锥（分度圆锥、顶圆锥、根圆锥）等。图13-13 圆锥齿轮的当量齿轮
圆锥齿轮的齿厚是向锥顶逐渐收缩的，相应的两个端面即为大端和小端。大端上的各部分尺寸（分度圆直径d、顶圆直径、齿顶高等）较大，小端各部分尺寸较小，一般将大端尺寸作为度量尺寸，并将大端模数取为标准值。
对于标准直齿圆锥传动，当两轴夹角为90°时，齿数比u与分度圆锥角δ之间有如下关系:
在图13-13中，圆锥O1AB、O2AC称为背锥。背锥上的齿形可以视为圆锥齿轮轮齿的正确齿形。把两背锥假想地沿一母线剪开，展成平面，就得到两个扇形的齿轮。这两个扇形齿轮的齿廓形状是圆锥齿轮在背锥上的齿形展开而得的，它十分接近于平面渐开线。如果假想地将此两个扇形补足为完整的圆形，就得到一对完整的圆柱齿轮，称为当量齿轮。3.5 齿轮传动的传动比
对于直齿、斜齿及圆锥齿轮传动，两轮在正确啮合的情况下，必然是两分度圆相切并做纯滚动，单位时间内两轮转过的分度圆弧长一定相等，即:
nπd＝nπd 或 nmz＝nmz1分12分21122
所以，齿轮传动的传动比应为:
即齿轮传动的传动比等于从动轮分度圆直径与主动轮分度圆直径之比，也等于从动轮齿数与主动轮齿数之比。3.6 蜗杆蜗轮传动（1）蜗杆蜗轮传动的特点 它用于传递空间交错的两轴之间的运动和转矩，通常两轴间的交错角∑＝90°。通常，蜗杆为主动，蜗轮为从动。与齿轮传动相比，蜗杆传动的主要优点是传动比大、结构紧凑，传动平稳，无噪声；在一定条件下，蜗杆传动可以自锁，有完全保护作用。缺点是摩擦发热大，效率低，成本较高。
蜗杆与螺杆相仿，有左、右旋之分。在分度圆柱上只有一根螺旋线的称为单头蜗杆，显然蜗杆的头数就是它的齿数z，一般z＝1～4。11z小，传动比大而效率低；z大，效率高，但加工困难。11（2）蜗杆蜗轮传动的传动比
式中，n和z为蜗杆转速和其螺纹头数；n2和z2为蜗轮转速和其11齿数。3.7 齿轮损伤形式与修理
3.7.1 损伤形式
常见的齿轮失效形式可归纳为以下几类。（1）磨损 由于轮齿间的摩擦而使得齿面损耗掉金属。
①正常磨损（包括啮合）。指齿面上的金属以一定速率缓慢地损耗。它在预期寿命内不影响其正常使用性能。
②破坏性磨损。由于轮齿间油膜破坏（或在无润滑状态下）造成齿面间干摩擦，而引起齿面金属以较高速率损耗。它将大大影响齿轮的寿命和运转平稳性。
③磨料性磨损。由于在轮齿啮合中进入硬的细颗粒（砂粒或金属颗粒）而引起齿面的损坏并影响齿轮的寿命。
④干涉磨损。由于制造或装配误差，使轮齿产生非正确接触。此时一轮齿根与另一轮的齿顶棱边接触，并承受了全部负荷。这种传动除噪声很大外，还会发生严重的摩擦磨损或局部点蚀，造成齿轮的成对报废。
⑤腐蚀性磨损。由于润滑剂中含有酸性物质、水分或含有高度活泼的极压添加剂造成。油中酸性物质造成齿面的轻度点蚀，湿气或水分使齿面锈蚀，而导致磨损加快。在重载下，为了避免胶合加入极压添加剂，造成齿面均匀而低速率的腐蚀性磨损是允许的，但极压添加剂过于活泼而造成齿面的过速磨损是不允许的。（2）胶合 胶合是高速重载齿轮经常产生的破坏形式。
①擦伤。由于齿面加工粗糙或装配不良造成局部载荷集中，或润滑油不干净，在齿面上产生划痕的现象。擦伤往往是胶合的初期，温升尚不高，不产生金属的转移。
②胶合。当轮齿间的油膜破裂，并使部分金属迅速转移。胶合齿面的特征是齿面被撕破或起沟，其痕迹沿滑动方向。当滑动速度不利于产生流动油膜或润滑剂使用不当时常会产生此类现象。由安装或制造而造成负荷集中时，也会引起此类现象。
③烧伤。由于重载高速用润滑剂短时失效造成齿面间局部高温，齿面变色或齿面硬度降低，如不及时找出原因加以排除会发展为胶合。（3）表面疲劳 齿表面处在循环应力的作用下，应力超出了材料的耐久限时，会造成材料的疲劳。其特点是小块金属从齿表面剥离而形成凹坑。
①点蚀。多见于调质齿轮的齿面，疲劳裂纹产生于表面，裂纹进一步扩展而使小块金属从表面上剥离，从而形成麻坑。麻坑多集中在节线以下，从软齿面剥离下来的金属多呈贝壳状，而硬齿面多呈细小颗粒。如麻点的数量不断增加进而形成麻点的连接现象，将破坏齿轮的正常传动或引起断齿。
②剥落。在硬齿面中较为常见，当硬化层下面的接触应力值很大时，并且由于反复作用的结果，使得硬化层下面产生疲劳裂纹，而裂纹的发展会使大块的金属从齿面上剥落下来。它与点蚀的区别在于:剥落下的坑大而深，坑底平滑，碎片多呈片状。（4）塑性变形 轮齿或齿面金属在重负荷下产生流动而造成塑性变形，它通常与金属材料较软有关。有时也可能产生于整体淬火或表面淬火的齿轮。
①整体塑性变形。由于材料太软或润滑油选择不当，或润滑油不良而使轮齿产生高温，致使齿轮材料强度降低而发生塑性流动。
②齿面塑性变形。渐开线齿轮齿面上的滑动方向不同，往往发生峰谷塑变，即主动轮摩擦力背向节圆，故在齿面上形成凹槽（谷），从动齿与上述相反，故在齿面上产生峰脊。
③滚轧与捶击。由于轮齿节距误差较大等原因，造成主动齿轮齿根与从动齿轮齿顶产生干涉，或主动齿轮齿顶与从动齿轮齿根相碰撞。这样由于滚轧与捶击所造成的超负荷及冲击负荷，会使齿根部产生掘坑，而使齿顶部变形及出现飞边。
④起皱。主要产生在表面淬火的齿轮或青铜轮齿面上，由于重载及润滑不充分或振动等原因，形成“滑动黏附”摩擦，而造成齿面流动。故出现垂直于滑动方向或与滑动方向成某角度的皱纹。（5）断裂 表现为断齿与轮齿裂纹两种。
①疲劳断齿。轮齿根处的弯曲应力最大，而且齿根处往往有应力集中，轮齿经多次重复受弯，当循环应力超过材料的耐久限时，就会在齿根受拉侧出现裂纹。裂纹逐渐扩展，最后导致轮齿断裂。
②超负荷断齿。可能是由于突然的冲击负荷所致，也可能是由于轮齿的其他失效形式如点蚀或剥落后，造成动负荷的增加而超过齿轮的抗弯强度。
③裂纹。可能是由于热处理不当所造成的。此种裂纹可能成为疲劳断裂的起源点。
3.7.2 修理
齿轮的应急修理或正常修复，都必须根据受损齿轮具体情况及修复的具体条件来进行。
下面按齿轮的不同损伤模式，分别介绍齿轮修复的方法。
3.7.2.1 轮齿表面损伤的修复（1）用端面换向法 对于齿面局部（如一端）磨损或单工作面磨损（单向传动）的齿轮，在结构上磨损齿轮若为轴向中心平面对称时，采用端面换向（轴向调头）法修理。（2）堆焊法 齿轮磨损严重和发生严重点蚀和剥落时，可考虑用堆焊法修复。齿轮堆焊的工艺为:焊前退火→清洗→施焊→机械加工→热处理→精加工。
①焊前退火。其目的是减少齿轮内部的残余应力、细化晶粒、降低硬度以便于加工，并改善组织为后续工艺准备条件。其方法是将齿轮缓慢、均匀地加热和冷却，具体规范是升温到500℃、保温1h，然后以100℃/h的速度升温到750℃、保温1.5h，再以150℃/h的速度升温到退火温度、保温2h，然后冷却。
②清洗。其目的是减少气孔、氧化和夹渣等缺陷，并保证堆焊层的结合强度以提高焊修质量，故焊前需清洗齿轮表面的油污、锈蚀和氧化物。其方法是:首先用汽油或70～80℃的10％氢氧化钠水溶液清洗，然后用清水洗刷；也可用钢丝刷、刮刀、砂布或砂轮彻底打磨待焊部位的毛刺、锈蚀、点蚀和剥落坑，使露出新的金属光泽。
③施焊
a.钢丝及焊药。主要取决于待焊齿轮轮齿的材质，对于15Cr和20Cr的渗碳齿轮，可用20Cr和40Cr钢丝，以还原焰或中性焰（气焊）进行堆焊，还可用气门弹簧钢丝（65Mn）进行堆焊，此时钢丝上应涂以焊药，焊药由白垩40％（质量分数）、萤石18％、锰铁5％、二氧化锰8％、熔渣12％、石墨7％、铬铁8％组成，并用水玻璃调制而成。
b.技术要求。焊好的齿轮要完整，表面允许有个别砂眼、气孔及渣孔，但其直径不得大于1mm，深度不得超过0.5mm，孔眼在齿面上分布每10mm2的面积内不得多于1个，齿面加厚层应当均匀，其修正余量为2～2.5mm。
④机械加工。堆焊之后，在车床上加工外圆和端面，然后在铣床上铣齿，可用钳工借助齿形样板修复齿形。
⑤热处理。对于40钢和40Cr钢齿轮，应加热到800℃，并在温水中淬火，以300℃回火。对于渗碳齿轮，应在900℃渗碳、保温10～12h，随炉冷却；然后加热到820～840℃，在水中或油中淬火，并进行180～200℃回火。
⑥精加工。为了提高齿面质量（主要是降低表面粗糙度值）并修正淬火变形，在热处理后可用油石修光齿面，或将成对齿轮用细磨料对研。（3）热锻法 轮齿工作面严重磨损使齿厚严重减薄时，可用热锻法将齿顶部分的金属挤压到受伤齿面上，以得到齿形修复的机加工余量的齿厚，然后只需在轮齿顶部进行堆焊，如图13-14所示。
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