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1、第３９卷第６期Ｖｏｌ暢３９Ｎｏ暢６２０１４年６月ＨＥＡＴＴＲＥＡＴＭＥＮＴＯＦＭＥＴＡＬＳＪｕｎｅ２０１４汽車齒輪斷裂失效分析楊峰（徐州工程學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州２２１００８）摘要：針對(duì)汽車齒輪運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生斷齒現(xiàn)象，運(yùn)用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡觀察了齒輪斷口的宏觀及微觀形貌，并對(duì)齒輪截面滲碳層硬度分布進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明，在外載作用下，齒輪表面產(chǎn)生應(yīng)力集中造成齒面次表層局部損傷并出現(xiàn)微裂紋，裂紋擴(kuò)展以及齒面碾壓，造成表面滲層剝落，心部存在的鐵素體組織，降低其心部硬度，導(dǎo)致齒輪斷裂失效。關(guān)鍵詞：齒輪；斷裂；失效分析中圖分類號(hào)：
2、TG115文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：0254-6051（2014）06-0155-03FracturefailureanalysisofmotorgearＹａｎｇＦｅｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｕｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＸｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２１００８，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｏｆｔｏｏｔｈｂｒｏｋｅｎｉｎｔｈｅｒｕｎｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｇｅａｒ，ｔｈｅｍｉ
3、ｃｒｏａｎｄｍａｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｈｅｆａｉｌｅｄｇｅａｒｗｅｒｅｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙａｎｄＳＥＭ，ａｎｄｔｈｅｈａｒｄｎｅｓｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｕｒｉｚｅｄｌａｙｅｒｏｆｔｈｅｆａｉｌｅｄｇｅａｒｗａｓｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｌｏａｄ，ｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｃｃｕｒｓｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｇｅａｒ，ｗｈｉｃｈｒｅｓｕｌｔｉｎｌｏｃａｌｄａ
4、ｍａｇｅａｎｄｃｒａｃｋｏｆｔｈｅｇｅａｒｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｒａｃｋｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｎｄｔｏｏｔｈｓｕｒｆａｃｅｓｐａｌｌｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｅｈａｒｄｎｅｓｓｌｏｗｅｒｄｕｅｔｏｆｅｒｒｉｔｅａｐｐｅａｒａｎｃｅ，ａｌｌｔｈｅｓｅｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｇｅａｒｆｒａｃｔｕｒｅ．Keywords：ｇｅａｒ；ｆｒａｃｔｕｒｅ；ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓ某車橋在工作過(guò)程中發(fā)生故障，檢查發(fā)現(xiàn)其中某齒寬約１／２。試樣Ａ為完整未斷裂輪齒，但表面有明顯輪出現(xiàn)表面剝落和斷齒現(xiàn)象。齒輪材料為２０ＣｒＭｏ
5、Ｔｉ嚙合劃擦后痕跡；試樣Ｂ和試樣Ｃ有不同程度的斷鋼，齒輪模數(shù)為５ｍｍ，齒輪最大直徑矱９５ｍｍ，經(jīng)滲碳淬裂，且整個(gè)斷口平坦光滑，斷口因反復(fù)嚙合磨得光滑，火和低溫回火處理，使齒輪表面具有較高的硬度和耐無(wú)剪切唇，部分?jǐn)嗔褏^(qū)附件表面有微裂紋存在。磨性，同時(shí)保持心部具有良好的韌性。技術(shù)要求滲層對(duì)圖１中切樣Ｂ輪齒方框區(qū)域的斷面進(jìn)行ＳＥＭ有效硬化層深度為１．３～１．７ｍｍ，表面硬度為５８～形貌分析，如圖２所示。斷口表面平滑，且具有碾壓過(guò)６３ＨＲＣ，心部硬度為３０～４０ＨＲＣ。齒輪在運(yùn)行階段的痕跡，所呈現(xiàn)的波紋形態(tài)為裂紋擴(kuò)展時(shí)循環(huán)碾壓積［１
6、］出現(xiàn)斷裂屬非正常情況，對(duì)其斷裂原因進(jìn)行分析有助累的結(jié)果?？梢?jiàn)齒輪斷裂是由于長(zhǎng)期在較高的接于避免此類事故的再發(fā)生。觸應(yīng)力作用下引起疲勞裂紋的擴(kuò)展造成。1．2化學(xué)成分分析１理化檢驗(yàn)與結(jié)果用ＯｘｆｏｒｄＭａｓｔｅｒＰｒｏ直讀光譜儀對(duì)失效齒輪進(jìn)行1．1斷口分析化學(xué)成分分析，見(jiàn)表１，各元素成分符合ＧＢ／Ｔ３０７７—失效齒輪的１７個(gè)齒中有連續(xù)４個(gè)齒接近整體剝１９９９枟合金結(jié)構(gòu)鋼枠中２０ＣｒＭｏＴｉ鋼的成分要求。落，另有３個(gè)齒出現(xiàn)局部破損。為了方便樣品分析測(cè)表1失效齒輪化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）試，對(duì)齒輪進(jìn)行切割，得到３個(gè)斷齒試樣Ａ、Ｂ和
7、Ｃ，如Table1Chemicalcompositionofthefailedgear（wt％）圖１。齒輪表面有明顯的油污，將齒輪剝落斷口用丙試樣ＣＳｉＭｎＣｒＴｉ酮清洗后進(jìn)行宏觀斷口觀察，輪齒多從嚙合分度圓處測(cè)量值０．２１９０．２７１０．８６５１．０６００．０７１６破損、斷裂，剝落部分約占齒高的１／２，斷裂齒寬占齒標(biāo)準(zhǔn)值０．１７～０．２３０．１３～０．３７０．８０～１．１０１．００～１．３００．０４～０．１０1．3硬度分析收稿日期：２０１３-１２-１５基金項(xiàng)目：徐州工程學(xué)院２０１２年度科研項(xiàng)目（ＸＫＹ２０１２３１２）；江蘇
8、省大由于斷齒部分無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，硬度測(cè)試在輪齒部型工程裝備檢測(cè)與控制重點(diǎn)建設(shè)實(shí)驗(yàn)室資助項(xiàng)目分保存較好的切樣Ａ上進(jìn)行。選取齒輪的齒頂、分度作者簡(jiǎn)介：楊峰（１９８０—），男，講師，碩士，主要從事金屬構(gòu)件失效分圓和齒根位置，沿著垂直表面切線方向，每隔０．４ｍｍ析及耐磨材料的研究，Ｅ-ｍａｉｌ：ｃｕ
