變速箱高速齒輪斷齒失效分析

李志朝

摘 ?要：隨著機械技術的進步，汽車技術得到了很大程度的發展，車輛自動化程度越來越高，同時，汽車機械裝置結構日益趨于精密化。變速箱高速齒輪作為一個非常重要的零部件，對汽車的動力、安全起著不可忽視的作用。現階段工程機械中，零件失效是較為普遍的現象，機械零件的失效與多種因素有關，一般情況下多為微觀組織、加工工藝、使用工況等。而受到實際工作中不同機械微組織加工工藝和機械熱處理制度功能手續不同的影響，使得針對特定問題的具體解決措施存在明顯的差異，需要立足于實際情況來開展關于變速箱高速齒輪失效性的分析，并在結合實際情況的基礎上選擇切實可行的應對方案，從而使零件失效問題得到充分的解決，以此達到控制產品質量的目的，另外，對機械零件進行產品質量的控制管理是非常重要的。要改進工藝，對失效工件進行分析研究，以此來保證設備的正常運行。這對于客戶信任度的提升也具有積極意義。

關鍵詞：變速箱;高速;齒輪;失效

引言

機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，對失效工件進行詳盡分析，并進行工藝改進，是產品質量控制管理的重要內容。同時，及時解決零件失效問題、保證設備正常運行是對客戶信任的負責。汽車傳動性齒輪在運轉過程中往往需要承受耐磨和高沖擊載荷作用，發生齒輪斷裂是齒輪失效中較為常見的齒輪損傷形式。

1機械傳動齒輪的特征

眾所周知，在變速箱結構構成中，齒輪、傳動軸、支撐軸承具有重要作用。其中，齒輪是變速箱的核心零部件，其結構設計、制造工藝、安裝裝配質量的好壞都會影響變速箱的正常使用。根據試驗研究及相關數據統計，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行原理及故障發生的機理，對分析辨識齒輪的運行狀態具有極高的理論價值以及工程應用價值。基于以上分析，文章將減速箱中的齒輪作為主要研究對象，分析齒輪的傳動特征，以利于分析齒輪失效故障。機械齒輪具有良好的穩定性，運行效率較高，且可以持續性地工作，因此其在機械設計和制作中被廣泛關注。在實際應用的過程中，為了解決機械齒輪的應用問題，要確保操作準確，采取合理的技術提升其在應用過程中的準確性。

2變速箱高速齒輪斷齒失效分析

2.1微觀分析

在發生齒輪故障后，采取技術手段進行微觀察，如進行金相組織的分析檢測，再進行齒輪的硬度檢測，之后開展材料檢測工作。微觀檢測的主要目的是進行失效部位的分析工作，主要檢測隱晶馬氏體、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小顆粒狀碳化物成分。同時，可以采用洛氏硬度測試法或者韋氏硬度測試法進行硬度檢測工作，之后根據實際數據進行設計方案的更改工作。其中，從振動學層面對齒輪的運行狀態進行監測以及分析，是齒輪故障診斷的關鍵技術。齒輪各振動源信號到達傳感器的抽象示意。

2.2宏觀分析

在實際情況中，如果某種機械的底盤連續發生打起事故，它的失效形式可能是以齒輪主動卡齒為主，這樣的話，會使得被動齒輪是根據主動齒輪來進行一定環節功能性的失效。而在具體的工作中，個別小齒輪由于頂端磨損嚴重甚至剝落情況的出現，這樣會進一步磨損具體的施工的機械設備，也比較容易造成整個底盤中的齒輪折斷現象。根據不完全統計，我國大量的齒輪機械故障是因為在惡劣的環境中，輪胎進行倒車造成的齒輪刮擦現象而導致出現的卡機故障。現已證實，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具體的相關順序進行的齒輪波動，但與此同時，機械的表面會產生一定的裂紋，最終導致齒輪表層材料發生磨損和剝落現象，進一步出現整個齒輪的折斷或者是崩潰現象。

2.3工藝調查和組織觀察

在對主動齒輪和被動齒輪進行調查工藝研究時，主要是根據實際中的一些處理技藝來進行分析，主要是按照國家的通用技術標準，對齒輪的各項技術進行嚴格把關，采用相應的技術，在進行鍛造使用之前還要對于齒輪的技藝技術和使用效能進行檢測和分析。在用工藝進行鍛造之后，需要聘請專業的人員來進行對應的檢測，對于不合格的產品，積極處理和淘汰;對于合格的產品進行保護分析和運用，這樣的話，可以進一步保證在具體的工作中都采用合格的產品，這樣不會導致實際的工作發生風險漏洞，也不會增加具體工作中的工藝修復內容，減少大量的重復性工作，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展。

3變速箱高速齒輪斷齒失效的改進措施

為了有序開展變速箱高速齒輪的斷齒研究工作，要進行齒輪材料的有效分析，開展實時監控，了解其各個階段的工作狀態。對此，可以從微觀層面和宏觀層面共同開展分析工作，進行數據計算，剖析實際問題，及時發現其存在的問題并有效處理。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題，規避齒輪安全風險。為合理進行鍛造齒輪的研究工作，提升鍛造齒輪的制造質量，有效控制非金屬物質，減少雜質含量，在后續應用的過程中需選擇合適的熱處理工藝。在熱處理工藝的應用過程中，需避免齒輪的應用問題，按照技術標準開展合理檢測，要定期維護齒輪變速箱的內部零件及開展維修管理工作，實行規范化的檢測工作，并且有效開展齒輪周邊零件的維修保養工作，減少安全隱患，提升技術應用水平，以保護齒輪。

結束語

綜上所述，本研究主要將工程設計的齒輪變速箱失效情況作為主要內容，對其進行了討論與分析，并指出了相應的改進建議。具體而言，現階段出現的齒輪斷裂失效情況基本都是脆性鍛煉的范疇，主要是鍛造過程中由于熱處理工藝使用和處置不當而引發的最基本的魏氏組織斷裂，而魏氏組織斷裂情況的發生，實際工藝的整體工藝強度和韌性將受到直接影響而出現降低的情況，進而不利于工藝品質和氧化工藝的實施。鑒于此，需要以實際為出發點，借助切實可行的措施有效防止上述不良后果的出現，同時，強化對材料的檢測力度，更好地控制產品質量。

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