1、轴的失效及预防
轴失效的最常见类型是轴的疲劳断裂。疲劳破坏起始于轴的危险截面处，局部应力最高的部位。轴的疲劳通常可分为弯曲疲劳、扭转疲劳和轴向疲劳三种基本类型。弯曲疲劳是由单向、交变和旋转的弯曲载荷引起。扭转弯曲疲劳是旋转轴最常见的情况。扭转疲劳常因施加变化或交变的扭转力矩所产生。轴向疲劳则是由于施加变化或交变的拉伸—压缩载荷作用的结果。
在低温环境中或施加过大冲击载荷时，将会使轴发生脆性断裂。其呈脆性断裂的特征是裂纹以极高的扩展速度（大约1800m／s或更大速度）扩展，发生突然断裂。而在断裂源处只有小的变形痕迹。这种类型的断裂特征是断裂表面上存在着鱼骨状或人字形花样的标志。人字形的顶点指向断裂源。
轴的韧性断裂在断裂表面上呈现有塑性变形的迹象，类似在普通拉伸试验或扭转试验中所观察到的情况。对拉伸断裂的轴的类型，用目视检验容易见到；但当轴扭转断裂时，则变形不明显。在正常工作条件下的轴很少发生韧性断裂。但是，如果对工作要求条件估计过低，对载荷作用的影响估计不足或者轴受到单一过载，也可能发生韧性断裂。
某些高温下工作的轴，在工作载荷远小于金属屈服条件下，金属材料在高温及应力作用下随时间推移而发生变形，即金属的蠕变。如果蠕变一直延续到断裂，轴则因断裂而失效。
轴类零件除以上几种主要失效类型外，还可发生粘着磨损，应力腐蚀开裂，微动磨损等失效形式。
防止轴失效的措施如下。①认真分析轴类零件的受载情况，合理计算轴的强度。轴的受载情况可分为扭、弯和扭弯组合三种。实际上，最典型的受载情况是弯扭组合。设计时，常按扭转试算再按弯扭核算。在设计中，应合理确定计算载荷（Fca）和载荷系数K。为提高轴的过载能力，应合理的确定安全系数S。②对于承受拉、压或弯曲的轴类零件，应进行轴的刚度计算，确保轴的变形，必须小于许用变形，即轴的刚度条件。提高轴的刚度的措施主要为选择合理的截面形状、支撑方式和位置。③提高轴类零件的耐冲击强度。试验结果表明，在自由落体冲击下，即使试样下落的距离h≈0，冲击载荷和冲击变形也要增大到静载荷时的两倍。当零件所受的载荷和速度变化时，都会引起冲击，所以在设计时应考虑冲击系数。冲击系数的影响因素很多，因此常用经验公式计算。有时将冲击系数考虑在载荷系数或工作情况系数中。④改进轴类零件的结构形式，提高承载能力：如合理的布置零件，减少零件所受载荷等。再如，改进轴的结构，降低轴类零件的载荷过于集中，尽量使载荷坞匀分布，减少应力集中等。
2、齿轮的失效与预防
齿轮是传动中应用最广泛的重要零件。齿轮类型很多，工况条件较复杂，其失效形式及影响因素较多。尽管如此，从齿轮失效的基本特征、产生的原因和对策等方面都有其基本规律性，并且齿轮失效经常发生在轮齿部分，因此，可以运用基本规律，对具体轮齿的损伤作具体的分析，查明失效原因，并提出相应对策。由载荷作用引起齿轮轮齿失效形式、原因和对策见表1。
表1 齿轮轮齿常见失效形式的特征、原因及对策
| 失效形式 | 形 貌 特 征 | 产 生 原 因 | 对 策 |
| 过 载 断 齿 | 齿宽较小的直齿圆柱齿轮齿根裂纹沿着横向扩展，发生全齿折断；斜齿轮或人字齿轮发生轮齿局部折断。其断口具有丝状纤维断口，由断口边缘向里成放射状开裂痕迹，但没有疲劳断口的典型特征(如贝纹线)韧断或混合断裂的断口具有明显塑性变形，断口处有平滑韧断区(微隆起或凹陷)；脆断断口其横截面平直，较粗糙，但断茬能相互吻合 | 主要由于轮齿承受的载荷超过其极限强度所造成。过载可为短时意外的严重过载，严重偏载，动载荷过大 轴承损坏(如卡住)、轴畸变或其他传动件失效等意外事故 | 认真分析产生过载的原因，设计时合理选择过载系数。并采取相应的监控与安全保护措施，如过载保护装置、安全联轴器等。保证齿轮的加工和安装精度，及时检查轴承及零部件是否已损坏，并及时更换 |
| 疲 劳 断 齿 | 常发生在齿轮应力集中处，断裂源(区)是产生断裂的起始区，疲劳扩展区呈现有由疲劳源向外扩展的“贝纹线”。有时也可见放射台阶，贝纹线的焦点和放射台阶的中心就是疲劳源，瞬断区的特点类同于过载断齿，轮齿过载越大，瞬断区占断口的比例越大 | 齿轮在过高的应变力或过大的动载荷多次作用下，零件的疲劳裂纹从疲劳源不断扩展，使齿轮有效截面积减少，当应力超过其极限应力时，发生疲劳断齿。由于齿轮材料及制造工艺不合理，如齿根圆角半径过小，齿根表面粗糙度过高，滚切时的拉伤，热处理产生的断裂纹，磨削烧伤，有害残余应力等，也会造成疲劳断齿 | 合理设计齿轮的几何参数。提高齿轮的加工精度，对材料进行适当的热处理，减少热处理裂纹，提高齿根危险截面的弯曲疲劳应力，尽可能降低有害的残余应力 |
| 破 坏 性 点 蚀 | 一般出现在齿轮节线附近的下齿面上，并不断扩展而导致齿面严重损伤(点蚀面积不断增大，有的点蚀坑加深)噪声大增，运转失常，甚至引起断齿 | 齿面过高的接触应力或严重偏载、动载的长期作用下，发生破坏性点蚀。硬齿面条件下，齿面硬度较低，齿表面粗糙度过高，润滑条件差，也容易发生破坏性点蚀 | 提高齿轮的接触强度，提高齿面硬度，改善材质，降低硬齿面轮齿的齿面粗糙度，改善润滑条件等 |
| 表 层 压 碎 | 常发生于硬齿面齿轮，裂纹产生于表层，特别常产生于硬软层过渡区，裂纹平行于表面扩展并向齿体内伸展时，会引起齿面局部断裂。齿面材料被压碎而形成剥落坑的边缘具有脆裂性，坑底有时可见层状结构 | 由材料缺陷引起，如齿轮热处理或化学热处理产生的微裂纹，磨削裂纹等 由于接触不良，载荷过大，齿表层或硬软过渡区的应力超过该处材料的极限应力而萌生裂纹，导致表层压碎 | 改善材质及热处理工艺，如淬火后及时回火，降低软硬层的硬度梯度与硬度分布不均匀程度，保证足够而合适的硬化层厚度，避免产生裂纹 保证强度条件下使材料具有较好的韧性，控制过载，提高接触精度(修形，研磨膏跑合等) |
| 过 度 磨 损 | 在过大载荷作用下，工作齿面材料大量磨损，齿廓严重失去有效工作形状，磨损率很高，同时伴随系统产生噪声、振动 | 齿轮啮合不正确，润滑系统和密封装置不良，不能建立有效的油膜润滑，系统严重振动，冲击载荷 | 设计合理的润滑和密封装置，改善润滑方式和润滑条件，尽量减轻振动。改进设计，改善材质、精度、几何参数等 |
| 破 坏 性 胶 合 | 沿滑动方向出现明显粘附撕伤沟痕，全工作齿面，特别是齿顶部材料移失严重，相对滑动速度为零的工作节线明显，齿廓几乎完全损坏，振动噪声增大，甚至出现完全咬死的严重现象 | 润滑不良，齿面接触应力过高或滑动速度过高而引起的啮合齿面材料出现粘焊现象。如冷焊或热焊，两啮合齿面的粘焊处因相对运动而撕伤 低速重载齿轮传动不易形成油膜，摩擦热虽不大，但可能因重载产生冷焊粘着 材料副选配不当（如材质硬度完全相同的材料副，软钢对软钢等） | 采用角变位齿轮传动，减小模数和齿高以降低滑动速度 保证一定载荷，速度，温度等条件下具有良好润滑，采用极压添加剂以及特殊高粘度的合成齿轮油 选用不易胶合的材料副作为齿轮副材料。适当选择两齿轮的硬度差 |
3、滚动轴承的失效及预防
滚动轴承的失效形式较多，基本类型有磨损（磨粒磨损、点蚀与剥落、微动磨损、胶合、擦伤等），开裂与断裂压痕，腐蚀与腐蚀磨损、点蚀以及“旋转爬行”（要求过盈配合的内圈或外圈配合件之间出现的相对运动一不允许的松动）。由载荷作用引起的滚动轴承的失效形式，原因及预防对策见表2。
表2 滚动轴承常见失效形式的特征、原因和防止措施
| 失效 形式 | 特 征 | 原 因 | 防 止 措 施 |
| 剥 落 和 点 蚀 | 轴承内外圈承受载荷时，产生轴承滚道或滚子表面材料的剥落现象，有时产生环绕整个滚道的剥落，有时在滚子滚道一端的剥落，有时为滚动体上的剥落 有些轴承在各元件上发生疲劳磨损，出现点蚀现象，如推力轴承滚道上偏心分布的点蚀坑 | 滚动体承载不均匀，滚道表面成较大的接触应力或由于过载，内圈膨胀或外圈收缩而使间隙不当，导致扩展性疲劳剥落 采用强力安装，装配偏心或加载偏心，轴承与孔配合过紧或安装时顶轴产生较大的轴向力 伴有光滑压痕时，是由过载压痕所致，伴有粗糙压痕时，是由微动磨损所致 轴承孔的形位公差超差，使轴不对中或挠曲，内外圈不正 | 合理设计轴承与孔的配合间隙。提高轴承的精度等级和承载能力。保证轴承孔的加工精度，正确合理地安装轴承 |
| 压 痕 | 在一定的静载荷或冲击载荷作用下，滚道或滚动体相应位置上出现不均匀的塑性变形凹坑或压痕 一般滚道上的粗糙压痕为磨粒磨损造成的，而载荷过大产生的压痕较光滑 | 静载荷或冲击载荷过大，装配方法不当 密封不好轴承室进入硬质杂质，在轴承受到较大的载荷时，产生压痕 | 合理设计轴承室的密封装置。正确安装轴承。如用压力机将轴承慢慢压入轴承孔等 |
| 开 裂 和 断 裂 | 轴承内外圈上产生的贯穿裂纹或滚子轴承座圈上的挡边断裂 保持架断裂或断开现象。根据裂纹的方向，可分为轴向裂纹和径向裂纹 | 轴承过载或由于配合太紧，装配面精度低，挡边上的装配压力不均匀，装配过程用捶击，使轴承座变形，轴承旋转时爬行或运转间与轴承座或轴肩碰撞或摩擦 润滑不充分，速度或惯性力过大，使轴承滚道表面产生胶合或滚动体断裂 对推力轴承，座圈安装偏心或不正，一列滚珠不承受载荷，使载荷过于集中某一位置，导致断裂 | 改进轴承与孔的配合精度，合理设计轴承的固定结构。保持轴承的良好润滑。提高轴承的精度等级，合理分布载荷 |