跑合过程实际上是在边界摩擦状态下进行的。用分子机械摩擦理论可把齿轮摩擦副的跑合过程建立起一个理想的模型,假设大型齿轮减速马达齿轮刚性表面微凸体都是等半径球截体,其支承面积曲线与模拟表面的支承面积曲线相同,它是与理想光滑的半无限弹—塑性体进行相互跑合。大型齿轮减速马达齿轮随着跑合过程的不断进展,微凸体前、后两部分面积之比逐渐向弹性区域扩大。当前部塑性变形区域等于后部弹性变形区域的面积时,即达到了平衡状态,跑合过程结束。可见, 大型齿轮减速马达齿轮跑合过程的实质是齿轮摩擦副接触面积的重新分布,是表面材料从塑性变形状态向弹性变形状态转化的加工过程。跑合结束的标志是摩擦、磨损和发热量都达到最小值。大型齿轮减速马达齿轮在跑合过程中,齿轮副受法向应力和切向应力的作用,使微凸体发生金属间的直接接触,承受机械作用和热作用的尖峰部分产生塑性变形,实际接触面积随之增大,出现了与应力状态相适应的最佳曲率。与此同时,在高压、热效应和薄层塑性变形作用下,形成一个高强度的表面硬化层。正是由于表面的微观几何形状、表面的组成和物理机械性能都发生了变化,把初始的工艺表面变成了使用表面,因此足以促使齿轮表面间的初始塑性接触转变为弹性接触。另外,空气中的氧或润滑剂中的硫、氯等元素,因塑性变形而扩散到金属内部,生成氧化物、硫化物、氯化物等摩擦化学膜。这种膜比润滑剂的物理或化学吸附膜更有利于减小表面的摩擦和磨损,从而提高了齿轮的耐久极限。

试验研究表明,由大型齿轮减速马达齿轮跑合后得到的表面粗糙度与初始工艺粗糙度的大小和性质无关,而取决于磨损条件(如齿轮副的材料、齿轮表面上的压力和温度、润滑条件、润滑剂有无杂质等)。跑合后都会形成完全固定的显微峰谷面,通常称为平衡显微峰谷面,又叫平衡粗糙度。平衡粗糙度与摩擦系数的变化有着对应的关系。摩擦系数变化的波动规律反映了平衡粗糙度的复现特性,总的趋势是波动幅度不断减小而趋于稳定。平衡粗糙度是在给定条件下的最佳粗糙度,它能使磨损最小,在大型齿轮减速马达齿轮跑合后的稳定磨损阶段中重复出现。