变速箱高速齿轮断齿失效探析

李凯翔

摘要：伴随着我国社会经济的持续发展，工程机械主要技术工艺受重视力度也逐步增强。尤其近年来，围绕不同技术工艺的具体内容，也开始开展探索和讨论。本文主要针对变速箱高速齿轮断齿失效进行讨论，首先从宏观分析和工艺调查和组织观察两方面对变速箱高速齿轮断齿失效予以了分析，接着针对齿轮断齿失效进行了相关的讨论，最后提出了相关的改进措施和建议，旨在为相关工作者提供借鉴与参考，防止日后工作中此现象的发生。

关键词：变速箱;高速齿轮;断齿;失效

0  引言

随着机械技术的进步，汽车技术得到了很大程度的发展，车辆自动化程度越来越高，同时，汽车机械装置结构日益趋于精密化。变速箱高速齿轮作为一个非常重要的零部件，对汽车的动力、安全起着不可忽视的作用。

现阶段工程机械中，零件失效是较为普遍的现象，机械零件的失效与多种因素有关，一般情况下多为微观组织、加工工艺、使用工况等。而受到实际工作中不同机械微组织加工工艺和机械热处理制度功能手续不同的影响，使得针对特定问题的具体解决措施存在明显的差异，需要立足于实际情况来开展关于变速箱高速齿轮失效性的分析，并在结合实际情况的基础上选择切实可行的应对方案，从而使零件失效问题得到充分的解决，以此达到控制产品质量的目的，另外，对机械零件进行产品质量的控制管理是非常重要的。要改进工艺，对失效工件进行分析研究，以此来保证设备的正常运行。这对于客户信任度的提升也具有积极意义。

1  变速箱高速齿轮断齿失效分析

1.1 宏观分析

根据实际情况了解到，如果某一机械底盘打起事故发生率大大提升，那么可以判定其失效形式主要是齿轮主动卡齿造成的，对此，主动齿轮为被动齿轮環节提供依据的功能性也将会失效。通常，失效情况下的部件行驶里程数约为1.3km左右。在实际工作当中，个别小齿轮会受到顶端磨损严重而出现剥落的情况，这也是给施工机械设备造成进一步磨损的重要原因，同时，整个底盘齿轮折断现象也与小齿轮剥落有着直接关系。根据相关统计了解到，我国现阶段绝大部分齿轮机出现故障都是受到恶劣环境下轮胎倒车而最终引发卡机故障导致的。车桥齿轮打卡打是以具体表面交互接触力作用为背景，以具体相关顺序为依据实施的齿轮波动，同时，机械表面也会出现裂纹现象，齿轮表层材料磨损和剥落情况由此出现，进而致使整个齿轮的折断或崩溃。

为防止齿轮断裂，一般要考虑增大齿根齿厚或者增加齿轮宽度[1]，也可以考虑选用热处理方法来提高齿轮内部韧性和齿面的硬度[1]。同时，提高加工精度，降低粗糙度，提高齿轮与齿轮间的配合精度，改善齿轮齿面的载荷分布，对齿轮根部进行一定的强化处理也是行之有效的方法。

1.2 微观分析

针对容易发生故障的齿轮进行微观分析，主要考虑金相组织观察与分析、硬度检测、材料成分检测和断口分析[7]。

微观分析主要考虑失效位置，隐晶马氏体、残余奥氏体、针状马氏体、低碳马氏体组织、游离铁素体组织与细小颗粒状碳化物成分[7]。硬度检测一般主要采用洛氏硬度测试和维氏硬度分析法，给出不同位置的硬度梯度检测数据，在一定程度上为齿轮的设计提供数据参考。

1.3 工艺调查和组织观察

在以主动齿轮和被动齿轮为核心展开调查工艺研究过程中，主要是在实践中处理技艺辅助下实施的分析[1]。通常，热处理步骤主要包括了清洗、氧化作用和锻造等方面。主要是以国家通用技术标准为依据和参照，以此实现的对齿轮各技术的把控。同时，还要以相应技术为手段，对锻造前的齿轮记忆技术和使用效能实施检测和分析。在锻造后，要由专业检测人员来对产品进行质量检验，并从中淘汰和处理不合格产品。而对于经过检测的合格产品来讲，要注重对其的保护、研究与应用，这样既可以为后续合格产品加工提供重要参考，又能够重复性工作，有助于整体齿轮使用期限和效能以及施工的同步发展。

2  有关变速箱高速齿轮断齿失效的讨论与分析

首先，通过分析变速箱高速齿轮断齿失效可以总结出齿轮的化学成分，主要是在微观金属夹杂物检测运用下判断其是否合格来进行判定。如果判定的齿轮失效性严重，则需要交由专业检测人员对其开展检测和评估工作，并在结合实际情况的基础上实施问题研究，并对社会齿轮技艺进行针对性地升级与改造。此外，还需要有专人来负责化学成分分析工作，这也是机械化操作运作规范性提升的重要基础与前提。

其次，马氏体加贝氏体加铁素体是齿轮的组织，对于实际当中的组织元素来讲，其如果低于4.0以下则被视为不合格[2]。这种齿轮不仅硬度较低，而且游离的铁素体也相对较少。此外，齿轮塑性变形是工程机械承载程度的主要影响因素，这样会引发形变状态的发生，进而导致了齿轮的失效。如果对此类情况未给予高度重视，则会引发不可估量的后果和损失。

再次，齿轮断齿的裂纹缘多发于齿根部位，而其存在力度较小，如果出现过度锻炼的现象那么将会触发整个系统材料的极限。如果裂纹未得到控制而任其发展，那么齿轮断齿情况则由此出现。总的来讲，齿轮如果其承载量高于相关承载标准，那么断裂现象也将发生。而对这种断裂现象发生原因剖析可知，主要是齿轮材料不达标且承载力过大导致的。在具体工作当中，需要将齿轮技术承载力度进行控制，根据外来物重量采取相应的齿轮予以配置，从而使齿轮加工调节性和偏差性得到充分提升，同时齿轮出现的磨合或者异常震动情况也有所缓解。

最后，实际工艺过程中引发齿轮失效的本质因素就是钢筋中的魏氏组织，而剖析实际情况中的魏氏组织功能性拉伸作用可知，其是由含碳量温度大小所决定和形成的。从材料性能方面来讲，魏氏组织对它具有不可忽视的影响，在魏氏组织片状组织形态下会导致钢筋主要机体的分裂，整个钢的柔韧度也明显降低。基于拉伸试验下的实验也会受到阻碍无法顺利进行，既降低了整体的延伸率，又增加了分析的难度。

3  相关改进措施及建议

为了更好地研究变速箱高速齿轮的断齿失效问题，我们建议可以对高速齿轮的材料属性、承载机理、工作状态进行监控，进行宏观和微观分析，对数据进行计算、剖析，对故障及时发现，并及时进行处理，以保变速箱正常工作，建立變速箱高速齿轮故障诊断系统等，最大程度上避免失效事件的发生，避免出现重大安全事故。

在实际工作过程中，要针对锻造齿轮工艺不断增强其技术质量手段，并对锻造中非金属夹杂物进行有效地控制，尽量减少其含量[3]。此外，想要保障热处理工艺的合理选择，要重点考虑到齿轮技术材料和外形情况，这也是热处理工艺选择过程中的重要依据，这样不仅保障了齿轮硬度质量符合相关标准，而且也达到了国家的技术要求，使得齿轮形变情况的发生几率大大降低。另外，还要注重对齿轮变速箱的定期保养和维护，以特定时间为周期实施规范化检测工作，并对齿轮保护措施进行更新，从而提升齿轮的使用寿命。

4  结束语

综上所述，本研究主要将工程设计的齿轮变速箱失效情况作为主要内容，对其进行了讨论与分析，并指出了相应的改进建议。具体而言，现阶段出现的齿轮断裂失效情况基本都是脆性锻炼的范畴，主要是锻造过程中由于热处理工艺使用和处置不当而引发的最基本的魏氏组织断裂，而魏氏组织断裂情况的发生，实际工艺的整体工艺强度和韧性将受到直接影响而出现降低的情况，进而不利于工艺品质和氧化工艺的实施。鉴于此，需要以实际为出发点，借助切实可行的措施有效防止上述不良后果的出现，同时，强化对材料的检测力度，更好地控制产品质量。

参考文献：

[1]杨文龙.变速箱齿轮失效分析及其改进方法探讨[J].现代工业经济和信息化，2019，9（11）：137-138，143.

[2]王宇，马庆超，尹维，经昊达.变速箱高速齿轮断齿失效分析[J].汽车零部件，2018（02）：34-37.

[3]吴江，吴强，周一丹，郭晗.混合动力变速箱齿轮啸叫分析与优化验证[J].机械设计与制造，2019（12）：97-100.

[4]栾振，卢剑伟，赵方洲，王涛，程建羊.汽车变速器齿轮疲劳寿命试验强化系数计算分析[J].农业装备与车辆工程，2019，57（02）：9-13.

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[6]陈勇，臧立彬，巨东英，贾森.高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势[J].中国表面工程，2017，30（01）：1-15.

[7]肖伟中，郭敏锐，李纪强.齿齿轮面剥落失效及裂纹源预测研究与试验验证[J].热加工工艺，2019，48（6）：251-254.