文档介绍：毕业设计(论文)译文
题目名称:《工程失效分析》13册1285-1292页
院系名称: 机电学院
班级: 机自 091
学号: 200900814222
学生姓名: 徐东东
指导教师: 王玮
2013年 03 月
小齿轮和锥齿轮的失效分析
摘要
锥齿轮和小齿轮是汽车传动装置的重要组成部件。这些部件的失效对车辆运动有着强烈的影响。并将逐步导致修理时间的增加。除了他的功能受到影响外,这些部件也会增加危险性。用标准的材料力学去分析齿轮断裂,以此来研究齿轮失效的原因。分析得出的结论表明制造材料的组成成分是失效的原因,在材料中可以明显的发现含有大量锰而没有镍和钼。这导致材料核心的硬度很高,高硬度却会使车辆传递系统中的重要部件产生早期的失效。
关键字:渗碳;锥齿轮;齿轮齿的失效;金属断面的显微镜研究法来研究失效;奥氏体;
机械系统的平均寿命总是依赖系统的最重要部分。在动力传动系统中通常是齿轮。齿轮设计通常按高速重载的的条件来设计最小的尺寸和重量。被用于重型车辆的一个典型锥齿轮和小齿轮。
他们是车辆的最重要的部分,因此要求抗磨损性好和抗接触疲劳强度高。理想的锥齿轮和小齿轮应该符合美国齿轮制造业协会(AGMA)的11项质量标准,即均匀和适宜的金属质地,极好的抗扭矩变形,极大的抗冲击力,耐磨性,最佳的传动效率,比较小的噪声,小的自由震动和齿轮几何学。气体深碳是达到这些标准的一个工序。他使得齿轮耐磨损性和韧性增大。制造者应该通过一些制造业标准选择适当的材料和正确的热处理参数来使重要的部件持久和高效。En353(15Ni Cr 1 Mo 12)和En207(20 Mn Cr 1)是用于制造这些重要部件比较多的细密纹理的钢材。当En207被广泛的用于按规定尺寸制作齿轮和轴时,En353却用于重型齿轮,轴,小齿轮,凸轮轴,连接销,重型车辆的传动部件的制造。
锥齿轮和小齿轮是在热处理后从850℃--880℃等温条件下获得的均质材料制造的。锻造是计算机数字控制齿轮的外形几何尺寸的精密制造。它在900 - 930℃下进行渗碳处理来得到均匀的表面薄膜。。淬火是在780 - 820℃下进行的,为了避免扭曲变形,淬火后要在油中冷却。对小齿轮来说,选择淬火是尽力提高齿轮的抗磨损性。小齿轮的曲线被特别的处理,这是为了得到能抵抗更高的冲击力和由固定产生的扭转力矩。淬火后,锥齿轮和小齿轮还要降温到150 - 200℃以此来消除内应力。最后,锥齿轮和小齿轮要做全面的检测以防止早期的失效,同时保证无噪音的产生。 – 毫米内以使噪音和震动最小。
啮合的齿轮(也就是小齿轮)显示齿轮表面的疲劳断裂是由一个微小的裂纹引起的。大的碎片也远离了齿。表面的疲劳是由表面的比较硬的组织在压应力下造成的。然而,破裂形成的裂纹深度要比点蚀所形成的深,并且它的内力的作用与交替变化的应力有关系。这经常被当成至关重要的,但因为它导致了表面低碳部分的疲劳断裂,先前的命名将被经常使用。
啮合的齿轮(也就是小齿轮)显示齿轮表面的疲劳断裂是由一个微小的裂纹引起的。大的碎片也远离了齿。表面的疲劳是由表面的比较硬的组织在压应力下造成的。然而,破裂形成的裂纹深度要比点蚀所形成的深,并且它的内力的作用与交替变化的应力有关系。这经常被当成至关重要的,但因为它导致了表面低碳部分的疲劳断裂,先前的命名将被经常使用。
通常,齿轮失效是由几个机械装置失效引起,但是大多数是由齿轮的齿面点蚀导致。实际上,齿面点蚀是机械装置失效的主要原因。这些失效都是由滚动接触磨损和部件表面寿命在应用的负荷下的磨损造成。因此,我们用一个立体显微镜来对失效的部件进行大量的研究以次来探索齿面磨损齿轮的齿面磨损的特点是由齿轮接触面上的凹坑的出现。
表面磨损的过程可以看作是表面破损或裂缝,他们都是在长期的接触负载下产生。当裂缝变的足够大时不稳定的生长就发生,而这则会导致一部分表层材料的崩落。导致这些发生的就是凹坑。在两个部件中凹坑有效性很少。相对来说,在小齿轮上的凹坑数目要比差动齿轮的多,并且齿轮变形量也要比差动齿轮的高。这说明事实上失效是因为齿轮的工艺不够而不是点蚀。
因为没有关于齿轮的化学组成和热处理条件可用信息,下面的任务就是对材料进行鉴定。一件小的样品是用磨削轮在差动轮进行切割,并用发光摄谱仪和显微照片来进行研究与分析。化学分析在两个不同的部分进行,一个是在部件表面,另一个在部件的核心部分。化学分析有助于确定那些选来准备加工成部件的原材料的基本成分,在炭化处理过程中的含碳量以及基本组成在由制造者加工过程中的中和。
作为渗碳材料的一种情况,硬