钻进时，牙轮钻头上承受的钻压经牙齿作用在岩石上面，除静载以外还有一冲击载荷，这是由牙轮的牙齿与孔底单齿、双齿交替接触所造成的。单齿接触孔底时，牙轮的中心处于**位置;双齿接触时牙轮的中心下降。牙轮钻头在滚动过程中，牙轮中心的位置不断上下交替，使钻头沿轴向作上下往返运动，这就是钻头的纵向振动。实际钻进过程当中，在此基础上还由于孔底不平叠加了振幅较大的低频振动。 单、双齿交替接触孔底引起的牙轮纵向振动。

　　钻头在孔底的纵向振动，使钻杆柱不断压缩与伸张，这种周期性变化的弹性能通过牙齿转化为对地层的冲击作用以破碎岩石，与静载压入一起形成了钻头对地层的巨大冲击、压碎作用，这种破岩方式是牙轮钻头的主要形式。