變速箱高速齒輪斷齒失效分析

李志朝

摘 ?要：隨著機(jī)械技術(shù)的進(jìn)步，汽車技術(shù)得到了很大程度的發(fā)展，車輛自動(dòng)化程度越來(lái)越高，同時(shí)，汽車機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)日益趨于精密化。變速箱高速齒輪作為一個(gè)非常重要的零部件，對(duì)汽車的動(dòng)力、安全起著不可忽視的作用?，F(xiàn)階段工程機(jī)械中，零件失效是較為普遍的現(xiàn)象，機(jī)械零件的失效與多種因素有關(guān)，一般情況下多為微觀組織、加工工藝、使用工況等。而受到實(shí)際工作中不同機(jī)械微組織加工工藝和機(jī)械熱處理制度功能手續(xù)不同的影響，使得針對(duì)特定問(wèn)題的具體解決措施存在明顯的差異，需要立足于實(shí)際情況來(lái)開(kāi)展關(guān)于變速箱高速齒輪失效性的分析，并在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上選擇切實(shí)可行的應(yīng)對(duì)方案，從而使零件失效問(wèn)題得到充分的解決，以此達(dá)到控制產(chǎn)品質(zhì)量的目的，另外，對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量的控制管理是非常重要的。要改進(jìn)工藝，對(duì)失效工件進(jìn)行分析研究，以此來(lái)保證設(shè)備的正常運(yùn)行。這對(duì)于客戶信任度的提升也具有積極意義。

關(guān)鍵詞：變速箱;高速;齒輪;失效

引言

機(jī)械零件失效與其微觀組織、加工工藝、熱處理工藝以及使用工況密切相關(guān)，對(duì)失效工件進(jìn)行詳盡分析，并進(jìn)行工藝改進(jìn)，是產(chǎn)品質(zhì)量控制管理的重要內(nèi)容。同時(shí)，及時(shí)解決零件失效問(wèn)題、保證設(shè)備正常運(yùn)行是對(duì)客戶信任的負(fù)責(zé)。汽車傳動(dòng)性齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中往往需要承受耐磨和高沖擊載荷作用，發(fā)生齒輪斷裂是齒輪失效中較為常見(jiàn)的齒輪損傷形式。

1機(jī)械傳動(dòng)齒輪的特征

眾所周知，在變速箱結(jié)構(gòu)構(gòu)成中，齒輪、傳動(dòng)軸、支撐軸承具有重要作用。其中，齒輪是變速箱的核心零部件，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造工藝、安裝裝配質(zhì)量的好壞都會(huì)影響變速箱的正常使用。根據(jù)試驗(yàn)研究及相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，造成變速箱故障的因素中，齒輪失效占比接近60%，因此分析齒輪特征有助于人們了解齒輪的運(yùn)行原理及故障發(fā)生的機(jī)理，對(duì)分析辨識(shí)齒輪的運(yùn)行狀態(tài)具有極高的理論價(jià)值以及工程應(yīng)用價(jià)值?；谝陨戏治?，文章將減速箱中的齒輪作為主要研究對(duì)象，分析齒輪的傳動(dòng)特征，以利于分析齒輪失效故障。機(jī)械齒輪具有良好的穩(wěn)定性，運(yùn)行效率較高，且可以持續(xù)性地工作，因此其在機(jī)械設(shè)計(jì)和制作中被廣泛關(guān)注。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，為了解決機(jī)械齒輪的應(yīng)用問(wèn)題，要確保操作準(zhǔn)確，采取合理的技術(shù)提升其在應(yīng)用過(guò)程中的準(zhǔn)確性。

2變速箱高速齒輪斷齒失效分析

2.1微觀分析

在發(fā)生齒輪故障后，采取技術(shù)手段進(jìn)行微觀察，如進(jìn)行金相組織的分析檢測(cè)，再進(jìn)行齒輪的硬度檢測(cè)，之后開(kāi)展材料檢測(cè)工作。微觀檢測(cè)的主要目的是進(jìn)行失效部位的分析工作，主要檢測(cè)隱晶馬氏體、殘余奧氏體、針狀馬氏體、低碳馬氏體組織、游離鐵素體組織與細(xì)小顆粒狀碳化物成分。同時(shí)，可以采用洛氏硬度測(cè)試法或者韋氏硬度測(cè)試法進(jìn)行硬度檢測(cè)工作，之后根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的更改工作。其中，從振動(dòng)學(xué)層面對(duì)齒輪的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)以及分析，是齒輪故障診斷的關(guān)鍵技術(shù)。齒輪各振動(dòng)源信號(hào)到達(dá)傳感器的抽象示意。

2.2宏觀分析

在實(shí)際情況中，如果某種機(jī)械的底盤(pán)連續(xù)發(fā)生打起事故，它的失效形式可能是以齒輪主動(dòng)卡齒為主，這樣的話，會(huì)使得被動(dòng)齒輪是根據(jù)主動(dòng)齒輪來(lái)進(jìn)行一定環(huán)節(jié)功能性的失效。而在具體的工作中，個(gè)別小齒輪由于頂端磨損嚴(yán)重甚至剝落情況的出現(xiàn)，這樣會(huì)進(jìn)一步磨損具體的施工的機(jī)械設(shè)備，也比較容易造成整個(gè)底盤(pán)中的齒輪折斷現(xiàn)象。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)大量的齒輪機(jī)械故障是因?yàn)樵趷毫拥沫h(huán)境中，輪胎進(jìn)行倒車造成的齒輪刮擦現(xiàn)象而導(dǎo)致出現(xiàn)的卡機(jī)故障?，F(xiàn)已證實(shí)，車橋齒輪打卡打是在具體的表面交互接觸力的作用下根據(jù)具體的相關(guān)順序進(jìn)行的齒輪波動(dòng)，但與此同時(shí)，機(jī)械的表面會(huì)產(chǎn)生一定的裂紋，最終導(dǎo)致齒輪表層材料發(fā)生磨損和剝落現(xiàn)象，進(jìn)一步出現(xiàn)整個(gè)齒輪的折斷或者是崩潰現(xiàn)象。

2.3工藝調(diào)查和組織觀察

在對(duì)主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪進(jìn)行調(diào)查工藝研究時(shí)，主要是根據(jù)實(shí)際中的一些處理技藝來(lái)進(jìn)行分析，主要是按照國(guó)家的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)齒輪的各項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，采用相應(yīng)的技術(shù)，在進(jìn)行鍛造使用之前還要對(duì)于齒輪的技藝技術(shù)和使用效能進(jìn)行檢測(cè)和分析。在用工藝進(jìn)行鍛造之后，需要聘請(qǐng)專業(yè)的人員來(lái)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的檢測(cè)，對(duì)于不合格的產(chǎn)品，積極處理和淘汰;對(duì)于合格的產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)分析和運(yùn)用，這樣的話，可以進(jìn)一步保證在具體的工作中都采用合格的產(chǎn)品，這樣不會(huì)導(dǎo)致實(shí)際的工作發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)漏洞，也不會(huì)增加具體工作中的工藝修復(fù)內(nèi)容，減少大量的重復(fù)性工作，可以提升整體的齒輪使用的期限和效能以及施工的有效性發(fā)展。

3變速箱高速齒輪斷齒失效的改進(jìn)措施

為了有序開(kāi)展變速箱高速齒輪的斷齒研究工作，要進(jìn)行齒輪材料的有效分析，開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解其各個(gè)階段的工作狀態(tài)。對(duì)此，可以從微觀層面和宏觀層面共同開(kāi)展分析工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，剖析實(shí)際問(wèn)題，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題并有效處理。在變速箱的正常工作階段，建立完善的故障診斷體系，最大限度地避免齒輪失效問(wèn)題，規(guī)避齒輪安全風(fēng)險(xiǎn)。為合理進(jìn)行鍛造齒輪的研究工作，提升鍛造齒輪的制造質(zhì)量，有效控制非金屬物質(zhì)，減少雜質(zhì)含量，在后續(xù)應(yīng)用的過(guò)程中需選擇合適的熱處理工藝。在熱處理工藝的應(yīng)用過(guò)程中，需避免齒輪的應(yīng)用問(wèn)題，按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展合理檢測(cè)，要定期維護(hù)齒輪變速箱的內(nèi)部零件及開(kāi)展維修管理工作，實(shí)行規(guī)范化的檢測(cè)工作，并且有效開(kāi)展齒輪周邊零件的維修保養(yǎng)工作，減少安全隱患，提升技術(shù)應(yīng)用水平，以保護(hù)齒輪。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本研究主要將工程設(shè)計(jì)的齒輪變速箱失效情況作為主要內(nèi)容，對(duì)其進(jìn)行了討論與分析，并指出了相應(yīng)的改進(jìn)建議。具體而言，現(xiàn)階段出現(xiàn)的齒輪斷裂失效情況基本都是脆性鍛煉的范疇，主要是鍛造過(guò)程中由于熱處理工藝使用和處置不當(dāng)而引發(fā)的最基本的魏氏組織斷裂，而魏氏組織斷裂情況的發(fā)生，實(shí)際工藝的整體工藝強(qiáng)度和韌性將受到直接影響而出現(xiàn)降低的情況，進(jìn)而不利于工藝品質(zhì)和氧化工藝的實(shí)施。鑒于此，需要以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn)，借助切實(shí)可行的措施有效防止上述不良后果的出現(xiàn)，同時(shí)，強(qiáng)化對(duì)材料的檢測(cè)力度，更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量。

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