齿轮是常用机械传动件，齿轮断裂轻则必须停机维修，重则危及设备安全甚至造成重大事故。齿轮断裂后简单的更换并不能排除齿轮再次断裂的风险，需要分 析齿轮致断因素并加以改进。为了建立齿轮失效信息库，寻求接近齿轮断裂影响因素全集，我们收集了大量来自不同设备的 断裂处轮信息，对其中部分样本进行了分析。断裂齿轮样本出自轧钢机、采煤机、牵引机车、鼓风机、船用发动机、起重机、飞机、工程机械、采油机械、矿井提升 机和大型抛物天线等多种设备中的圆柱直齿轮、斜齿轮、齿轮轴和锥齿轮等，设备和齿轮受载类型有一定代表性。

1齿轮断裂致断因素的分类及相关性分析

齿轮生命期按时序可分为设计、制造、使用和维护、失效报废等几个阶段。为了避免早断失效，需要确定齿轮生命期中那些因素影响齿轮断裂。齿轮断裂有的是单一因素所致，有的是一个或多个阶段多因素组合致断。

2齿轮生命期不同阶段影响齿轮断裂的因素

2.1设计阶段影响齿轮断裂的因素

对断裂齿轮样本的数据表明，设计阶段对发生齿轮断裂影响最大的因素分别是齿轮结构设计缺陷与齿根或齿顶过渡圆角过小、配合过盈量过大、材料选择不当、安全系数小、齿轮模数、压力角选择不当、行波共振。

2.1.1齿轮结构与过渡圆角设计对齿轮断裂的影响 在齿轮断裂样本中，齿轮结构与齿轮上过渡圆角设计对齿轮断裂影响频次超过设计阶段影响频次总数的1/3，相关性十分明显。

齿 轮断裂样本中，疲劳断裂超过50%.既为疲劳断裂，一般存在裂纹源。齿轮的结构设计缺陷如截面形状突变、厚薄不匀、键槽、油孔等设计不当容易产生裂纹，而 齿顶或齿根处的过小的过渡圆角，既容易在热处理过程中产生裂纹，又容易在工作载荷作用下产生应力集中，致其裂纹扩展直至断裂。齿轮断裂实例证明齿根裂纹形 成对过小的过渡圆弧半径具有较强敏感性。

2.1.2配合中的过盈量过大对齿轮断裂的影响 齿轮装配过盈量过大，就要求较大的热装膨胀量，因此需要更高的加热温度，而过高的加热温度可能与材料的热处理温度相冲突，还造成齿轮过度膨胀，装配后在齿 根处留下较大的装配拉应力。又因为加热方式很难保证齿轮均匀加热，导致齿轮受热不均，又会恶化齿根处的装配拉应力分布状况。

齿轮设 计中，往往按常规计算齿轮齿面接触强度和齿根弯曲强度，容易忽略多因素产生的应力对整个齿轮产生的叠加影响，如过盈装配产生的切向拉应力、传递转距时产生 的弯曲拉应力、次表层热处理的残余拉应力、磨削应力以及销槽造成的应力集中诸应力综合作用。某发动机正时齿轮虽满足一般设计强度要求，却因上述应力综合作 用致齿轮轴向断裂。

除了直接影响齿轮断裂，也有间接因素影响齿轮断裂，如某鼓风机叶轮与轴采用过盈配合，装配时采用加热叶轮、自然冷却工艺，转子在冷却过程中产生了轴伸弯曲变形，运转中引起齿轮载荷不均和冲击致最终断裂。