Modes de défaillance des engrenages :
1. Usure de la surface des dents : Dans les engrenages ouverts ou fermés lubrifiés avec une huile impure, le glissement relatif entre les surfaces des dents en prise permet à des particules abrasives plus dures de pénétrer dans la surface de friction, modifiant ainsi le profil des dents, augmentant le jeu et pouvant même entraîner un amincissement excessif de l'engrenage, voire une rupture des dents. Généralement, l'usure abrasive de la surface des dents ne se produit que pendant le fonctionnement, lorsque des particules abrasives sont mélangées à l'huile de lubrification.
2. Adhérence des surfaces des dents : Dans les transmissions par engrenages à grande vitesse et à forte charge, le frottement entre les surfaces des dents est élevé, de même que la vitesse relative, ce qui entraîne des températures excessivement élevées dans la zone d'engrènement. En cas de lubrification insuffisante, le film d'huile entre les surfaces des dents disparaît, provoquant un contact direct et une adhérence entre les surfaces métalliques des deux engrenages. Lors du glissement relatif des deux surfaces de dents, la dent la plus dure arrache de la matière de la dent la plus tendre, formant ainsi des rainures.
3. Piqûres de fatigue : Lorsque deux dents d'engrenage entrent en contact, les forces d'action et de réaction entre leurs surfaces créent des contraintes de contact. La position du point d'engrènement variant et les engrenages effectuant des mouvements périodiques, ces contraintes fluctuent cycliquement, de manière pulsatoire. Sous l'effet de ces contraintes alternées prolongées, de fines fissures apparaissent au niveau des marques d'usinage sur la surface des dents. Avec le temps, ces fissures s'étendent progressivement latéralement. Lorsqu'elles forment un anneau, elles provoquent un écaillage superficiel de la surface des dents, formant ainsi des piqûres de fatigue peu profondes.
4. Rupture des dents : Les engrenages soumis à des charges en fonctionnement, comme les poutres en porte-à-faux, développent des fissures à leur base lorsque la contrainte périodique dépasse la limite de fatigue du matériau. Ces fissures se propagent progressivement et, lorsque la partie restante ne peut plus supporter la charge de transmission, une dent se rompt. Les chocs violents, les charges inégales et l’hétérogénéité du matériau en fonctionnement peuvent également provoquer une rupture des dents.
5. Déformation plastique de la surface de la dent : Sous charge d'impact ou charge lourde, la surface de la dent est sujette à une déformation plastique locale, ce qui provoque une déformation de la surface courbe du profil en développante de la dent.