李凱翔

摘要：伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，工程機(jī)械主要技術(shù)工藝受重視力度也逐步增強(qiáng)。尤其近年來，圍繞不同技術(shù)工藝的具體內(nèi)容，也開始開展探索和討論。本文主要針對(duì)變速箱高速齒輪斷齒失效進(jìn)行討論，首先從宏觀分析和工藝調(diào)查和組織觀察兩方面對(duì)變速箱高速齒輪斷齒失效予以了分析，接著針對(duì)齒輪斷齒失效進(jìn)行了相關(guān)的討論，最后提出了相關(guān)的改進(jìn)措施和建議，旨在為相關(guān)工作者提供借鑒與參考，防止日后工作中此現(xiàn)象的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：變速箱;高速齒輪;斷齒;失效

0 ?引言

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。

現(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)際情況來開展關(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。

1 ?變速箱高速齒輪斷齒失效分析

1.1 宏觀分析

根據(jù)實(shí)際情況了解到，如果某一機(jī)械底盤打起事故發(fā)生率大大提升，那么可以判定其失效形式主要是齒輪主動(dòng)卡齒造成的，對(duì)此，主動(dòng)齒輪為被動(dòng)齒輪環(huán)節(jié)提供依據(jù)的功能性也將會(huì)失效。通常，失效情況下的部件行駛里程數(shù)約為1.3km左右。在實(shí)際工作當(dāng)中，個(gè)別小齒輪會(huì)受到頂端磨損嚴(yán)重而出現(xiàn)剝落的情況，這也是給施工機(jī)械設(shè)備造成進(jìn)一步磨損的重要原因，同時(shí)，整個(gè)底盤齒輪折斷現(xiàn)象也與小齒輪剝落有著直接關(guān)系。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)了解到，我國現(xiàn)階段絕大部分齒輪機(jī)出現(xiàn)故障都是受到惡劣環(huán)境下輪胎倒車而最終引發(fā)卡機(jī)故障導(dǎo)致的。車橋齒輪打卡打是以具體表面交互接觸力作用為背景，以具體相關(guān)順序?yàn)橐罁?jù)實(shí)施的齒輪波動(dòng)，同時(shí)，機(jī)械表面也會(huì)出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象，齒輪表層材料磨損和剝落情況由此出現(xiàn)，進(jìn)而致使整個(gè)齒輪的折斷或崩潰。

為防止齒輪斷裂，一般要考慮增大齒根齒厚或者增加齒輪寬度[1]，也可以考慮選用熱處理方法來提高齒輪內(nèi)部韌性和齒面的硬度[1]。同時(shí)，提高加工精度，降低粗糙度，提高齒輪與齒輪間的配合精度，改善齒輪齒面的載荷分布，對(duì)齒輪根部進(jìn)行一定的強(qiáng)化處理也是行之有效的方法。

1.2 微觀分析

針對(duì)容易發(fā)生故障的齒輪進(jìn)行微觀分析，主要考慮金相組織觀察與分析、硬度檢測、材料成分檢測和斷口分析[7]。

微觀分析主要考慮失效位置，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[7]。硬度檢測一般主要采用洛氏硬度測試和維氏硬度分析法，給出不同位置的硬度梯度檢測數(shù)據(jù)，在一定程度上為齒輪的設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參考。

1.3 工藝調(diào)查和組織觀察

在以主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪為核心展開調(diào)查工藝研究過程中，主要是在實(shí)踐中處理技藝輔助下實(shí)施的分析[1]。通常，熱處理步驟主要包括了清洗、氧化作用和鍛造等方面。主要是以國家通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)和參照，以此實(shí)現(xiàn)的對(duì)齒輪各技術(shù)的把控。同時(shí)，還要以相應(yīng)技術(shù)為手段，對(duì)鍛造前的齒輪記憶技術(shù)和使用效能實(shí)施檢測和分析。在鍛造后，要由專業(yè)檢測人員來對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，并從中淘汰和處理不合格產(chǎn)品。而對(duì)于經(jīng)過檢測的合格產(chǎn)品來講，要注重對(duì)其的保護(hù)、研究與應(yīng)用，這樣既可以為后續(xù)合格產(chǎn)品加工提供重要參考，又能夠重復(fù)性工作，有助于整體齒輪使用期限和效能以及施工的同步發(fā)展。

2 ?有關(guān)變速箱高速齒輪斷齒失效的討論與分析

首先，通過分析變速箱高速齒輪斷齒失效可以總結(jié)出齒輪的化學(xué)成分，主要是在微觀金屬夾雜物檢測運(yùn)用下判斷其是否合格來進(jìn)行判定。如果判定的齒輪失效性嚴(yán)重，則需要交由專業(yè)檢測人員對(duì)其開展檢測和評(píng)估工作，并在結(jié)合實(shí)際情況的基礎(chǔ)上實(shí)施問題研究，并對(duì)社會(huì)齒輪技藝進(jìn)行針對(duì)性地升級(jí)與改造。此外，還需要有專人來負(fù)責(zé)化學(xué)成分分析工作，這也是機(jī)械化操作運(yùn)作規(guī)范性提升的重要基礎(chǔ)與前提。

其次，馬氏體加貝氏體加鐵素體是齒輪的組織，對(duì)于實(shí)際當(dāng)中的組織元素來講，其如果低于4.0以下則被視為不合格[2]。這種齒輪不僅硬度較低，而且游離的鐵素體也相對(duì)較少。此外，齒輪塑性變形是工程機(jī)械承載程度的主要影響因素，這樣會(huì)引發(fā)形變狀態(tài)的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致了齒輪的失效。如果對(duì)此類情況未給予高度重視，則會(huì)引發(fā)不可估量的后果和損失。

再次，齒輪斷齒的裂紋緣多發(fā)于齒根部位，而其存在力度較小，如果出現(xiàn)過度鍛煉的現(xiàn)象那么將會(huì)觸發(fā)整個(gè)系統(tǒng)材料的極限。如果裂紋未得到控制而任其發(fā)展，那么齒輪斷齒情況則由此出現(xiàn)?？偟膩碇v，齒輪如果其承載量高于相關(guān)承載標(biāo)準(zhǔn)，那么斷裂現(xiàn)象也將發(fā)生。而對(duì)這種斷裂現(xiàn)象發(fā)生原因剖析可知，主要是齒輪材料不達(dá)標(biāo)且承載力過大導(dǎo)致的。在具體工作當(dāng)中，需要將齒輪技術(shù)承載力度進(jìn)行控制，根據(jù)外來物重量采取相應(yīng)的齒輪予以配置，從而使齒輪加工調(diào)節(jié)性和偏差性得到充分提升，同時(shí)齒輪出現(xiàn)的磨合或者異常震動(dòng)情況也有所緩解。

最后，實(shí)際工藝過程中引發(fā)齒輪失效的本質(zhì)因素就是鋼筋中的魏氏組織，而剖析實(shí)際情況中的魏氏組織功能性拉伸作用可知，其是由含碳量溫度大小所決定和形成的。從材料性能方面來講，魏氏組織對(duì)它具有不可忽視的影響，在魏氏組織片狀組織形態(tài)下會(huì)導(dǎo)致鋼筋主要機(jī)體的分裂，整個(gè)鋼的柔韌度也明顯降低?；诶煸囼?yàn)下的實(shí)驗(yàn)也會(huì)受到阻礙無法順利進(jìn)行，既降低了整體的延伸率，又增加了分析的難度。

3 ?相關(guān)改進(jìn)措施及建議

為了更好地研究變速箱高速齒輪的斷齒失效問題，我們建議可以對(duì)高速齒輪的材料屬性、承載機(jī)理、工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)行宏觀和微觀分析，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算、剖析，對(duì)故障及時(shí)發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)進(jìn)行處理，以保變速箱正常工作，建立變速箱高速齒輪故障診斷系統(tǒng)等，最大程度上避免失效事件的發(fā)生，避免出現(xiàn)重大安全事故。

在實(shí)際工作過程中，要針對(duì)鍛造齒輪工藝不斷增強(qiáng)其技術(shù)質(zhì)量手段，并對(duì)鍛造中非金屬夾雜物進(jìn)行有效地控制，盡量減少其含量[3]。此外，想要保障熱處理工藝的合理選擇，要重點(diǎn)考慮到齒輪技術(shù)材料和外形情況，這也是熱處理工藝選擇過程中的重要依據(jù)，這樣不僅保障了齒輪硬度質(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而且也達(dá)到了國家的技術(shù)要求，使得齒輪形變情況的發(fā)生幾率大大降低。另外，還要注重對(duì)齒輪變速箱的定期保養(yǎng)和維護(hù)，以特定時(shí)間為周期實(shí)施規(guī)范化檢測工作，并對(duì)齒輪保護(hù)措施進(jìn)行更新，從而提升齒輪的使用壽命。

4 ?結(jié)束語

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)材料的檢測力度，更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量。

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