上傳主動錐齒輪斷裂分析

劉昌標， 劉麗玉， 盧文海， 吉曉樂， 劉彥雪

（1. 中國航發常州蘭翔機械有限責任公司，江蘇 常州 213000；2. 中國航發北京航空材料研究院，北京 100095）

0 引言

在工程機構和機械設備中，疲勞失效的現象極為廣泛[1]。機械零件的破壞有50%～90%為疲勞破壞[2]，齒輪作為關鍵傳動部件，更容易發生疲勞失效[3-5]。齒輪失效會導致整個傳動系統磨損乃至發動機失去動力。因此研究齒輪疲勞失效尤為重要。在對影響齒輪疲勞的多種因素研究中，多數情況下關注零件材質、熱處理、缺陷等，往往忽略如圓角尺寸等結構因素的影響[6]；因此，研究影響齒輪疲勞失效的因素對預防齒輪失效有重要的工程意義。

檢查發動機時發現上傳主動錐齒輪的一個齒發生斷裂，其工作時間為 361 h 57 min。錐齒輪材質為18Cr2Ni4WA鋼，齒輪齒面經滲碳處理，滲碳面硬度為≥HRC 58，齒面滲碳層深度為 0.5～0.8 mm，心部硬度為 HRC 35～45。

上傳主動錐齒輪為齒輪-軸一體化結構形式，發動機起動階段，起動發電機通過上傳動系統帶動壓氣機轉動。此時，上傳從動錐齒輪帶動上傳主動錐齒輪，兩者通過起動面嚙合傳動。發動機工作階段，壓氣機帶動起動發電機轉動，上傳主動錐齒輪帶動上傳從動錐齒輪，兩者通過工作面嚙合傳動。

本研究對主動錐齒輪斷口進行宏微觀分析，確定其斷裂性質，對齒輪的齒厚及齒根進行測量，并結合有限元模擬分析，確定齒輪的斷裂原因。

1 試驗過程與結果

1.1 外觀觀察和痕跡檢查

上傳錐齒輪故障件外觀見圖1，齒輪顏色正常，未見明顯超溫現象，其中一個輪齒發生斷裂。……