重卡主減速器的從動輪輪齒跳超差研究

摘?要：重型卡車后橋的主減速器里的被動輪由于直徑大、壓淬不均與等原因很容易造成齒跳超差、接觸區(qū)不良額結(jié)果出現(xiàn)。從原材料，熱處理工藝過程中分析，發(fā)現(xiàn)是在壓淬過程中滲碳縮孔的部分影響，導致齒厚尺寸不一致的齒輪用一樣的壓力（受力面積一樣）進行壓淬會造成的齒跳超差。

關鍵詞：后橋被動錐齒輪;原因分析;齒跳超差

1.問題的發(fā)現(xiàn)

現(xiàn)在齒輪材料用的是22CrMoH，滲碳層為1.7-2.1mm，表面硬度58-63HRC，心部硬度38-45HRC。因為這是引進德國的技術，參數(shù)是結(jié)合材料的性能進行定制。工藝路線跟原本的產(chǎn)品都是預氧化-加熱-滲碳-擴散-降溫-均溫工藝流程，滲碳處理之后直接出來進行壓淬，剛開始階段各個產(chǎn)品的質(zhì)量比較穩(wěn)定，齒跳穩(wěn)定（以596產(chǎn)品作為實驗）。但是這個工藝路線執(zhí)行階段后，發(fā)現(xiàn)相同直徑下齒厚厚的產(chǎn)品（595產(chǎn)品）端面翹曲比較嚴重，相鄰的兩個齒的齒跳誤差可以在0.08mm以上，相對應的端面也比較超差，都在0.25mm左右，進過理化檢驗分析等手段找出了齒輪異常翹曲的原因，采取了相應的措施，減少了異常翹曲的發(fā)生。

（圖1?結(jié)構(gòu)簡圖以及壓淬位置）

2.問題分析：

2.1材料的分析

在齒輪行業(yè)中，因為齒輪需要進行熱處理，很多齒輪的變形問題都出現(xiàn)在齒輪的淬透性的不均勻。在出現(xiàn)這一批次的產(chǎn)品之后，聯(lián)系鍛造廠家進行新一批毛坯的投送，在進行鍛造過程中也是嚴格的進行質(zhì)量控制，各個環(huán)節(jié)進行控制，理化檢測報告也都在材料要求的范圍內(nèi)。

2.2熱處理之前的產(chǎn)品檢驗

進行熱處理檢查，熱處理之前的端面齒跳都在0.02mm內(nèi)，符合技術要求，機床、工裝的熱性能穩(wěn)定，不會造成產(chǎn)品的超差。

2.3壓淬過程

淬火對變形的影響?淬火冷卻行為是影響齒輪變形最重要的因素，熱油淬火比冷油淬火變形小，溫度一般控制在100℃±120℃.油的冷卻能力對變形也是至關重要的。攪拌方式和烈度均影響變形，上淬火壓床淬火的盤狀齒輪，按各種齒輪的變形情況.調(diào)整沖火壓床?參數(shù)減小變形，調(diào)整內(nèi)、外壓模及脹心塊的壓力及各段噴油量的大小及上作臺面來控制變形。

熱處理回來之后（595產(chǎn)品）的被動輪變形比較大，未車平面放在齒跳檢測儀上測量的平面跳動最大可以達到0.25，一般的達到0.17，車完平面研齒配對之后，共配出19套錐齒輪副，其中的大輪齒跳超差（大于0.087）的有13套，不合格的齒跳Fr如下表：

0.12

0.154

0.167

0.168

0.132

0.166

0.165

0.135

0.139

0.149

0.173

0.141

0.177

針對上述結(jié)果我們進行接觸區(qū)對比發(fā)現(xiàn)：跳動大的被動輪相鄰的凹面接觸區(qū)相差比較大，凸面的接觸區(qū)基本上一致，如下圖：

（圖2變形大的兩個齒，進行齒跳檢測，都是0.10，幾乎沒有變化）

熱處理完了之后進行齒輪形貌的檢測，測量結(jié)果在0.026（圖3.1）以螺旋齒槽作為定位基準，夾緊端面，進行端面車削。然后以車削面為基準，在齒輪檢測中心P65上面進行齒輪表面形貌的檢測，發(fā)現(xiàn)齒輪形貌上的變形也不太一致（如圖3.2）：

（圖3.1）

（圖3.2）

而用596產(chǎn)品來做實驗，在同樣的機加工—熱處理處理方法下，596產(chǎn)品的變形量明顯比較小，齒跳Fr在0.03-0.08范圍內(nèi)，符合齒輪的產(chǎn)品特性要求。

2.4滲碳過程

針對這個情況對神探情況進行進一步探討，尋求滲碳深度的變化對被動錐齒輪的變形影響。

滲碳層深從0.63mm減至0.4mm，齒輪大端（A端）縮小量從-0.020～-0.040mm減少到-0.015～-0.032，減少幅度為23%～33%，齒輪小端（B端）從-0.025～-0.050mm，減少到-0.020～-0.035mm，減小幅度與A端大致相同，所以在滲碳層深度對齒輪熱變形的影響上，可以進行忽略不計。

齒輪工作部位的有效硬化層深度能滿足使用要求的情況下，應該盡量減少滲碳的深度，這樣可以節(jié)約成本。最佳的硬化深度可以根據(jù)表面強化方法、心表強度、載荷形式及零件的形狀和尺寸來確定。

Ho=Ro*S

式中，Ho—最佳硬化層深度，Ro—最佳硬化率，S—零件截面厚度。

滲碳和碳氮共滲的齒輪，Ro為0.1～0.15，齒輪在受載荷運行中，齒根部受到的最大交變彎曲應力的作用，對齒輪而言，S是指齒根圓上的厚度。

對熱處理過程的進一步研究實驗，通過一些熱處理的進一步分析，發(fā)現(xiàn)在針對相同模數(shù)，因為不同齒數(shù)導致弦齒厚不同的產(chǎn)品，在壓淬過程中，可以調(diào)整壓催的壓力來進行控制齒輪的變形量。

3.小結(jié)

齒輪在制造過程中，齒輪的變形是熱處理與冷加工的全面綜合因素反映，單靠熱處理控制的過程是不能達到控制齒輪的變形，還要綜合考慮毛坯的制造過程的一些控制因素，進行毛坯的理化試驗，在保證原材料的一致性后，在制造過程中嚴格按照工藝要求控制，收集一些關鍵工序的數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計模式找出影響齒輪變形的主要因素，設法對這些因素進行控制，穩(wěn)定變形，通過合理的控制冷加工與熱處理的公差，達到控制齒輪的變形在合理的范圍內(nèi)。

參考文獻：

[1]中國機械工程學會熱處理專業(yè)學會《熱處理手冊》編委會編，熱處理手冊（第二版），第四卷，北京，機械工業(yè)出版社，1991.

[2]肖亞航，傅敏士，袁森.45鋼內(nèi)部裂紋愈合的熱處理試驗研究[J]

[3]陳鈺，潘曉松.大直徑重載齒輪滲碳淬火變形的有效控制[J]

作者簡介：王富筑（1988.11-）男，籍貫：福建南安，2011年畢業(yè)于中南林業(yè)科技大學，供職單位：中國重汽集團濟南橋箱有限公司齒輪加工部，現(xiàn)從事整車技術工藝。