重卡主減速器的從動(dòng)輪輪齒跳超差研究

摘?要：重型卡車(chē)后橋的主減速器里的被動(dòng)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(guò)程中分析，發(fā)現(xiàn)是在壓淬過(guò)程中滲碳縮孔的部分影響，導(dǎo)致齒厚尺寸不一致的齒輪用一樣的壓力（受力面積一樣）進(jìn)行壓淬會(huì)造成的齒跳超差。

關(guān)鍵詞：后橋被動(dòng)錐齒輪;原因分析;齒跳超差

1.問(wèn)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?yàn)檫@是引進(jìn)德國(guó)的技術(shù)，參數(shù)是結(jié)合材料的性能進(jìn)行定制。工藝路線跟原本的產(chǎn)品都是預(yù)氧化-加熱-滲碳-擴(kuò)散-降溫-均溫工藝流程，滲碳處理之后直接出來(lái)進(jìn)行壓淬，剛開(kāi)始階段各個(gè)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(shí)驗(yàn)）。但是這個(gè)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(yán)重，相鄰的兩個(gè)齒的齒跳誤差可以在0.08mm以上，相對(duì)應(yīng)的端面也比較超差，都在0.25mm左右，進(jìn)過(guò)理化檢驗(yàn)分析等手段找出了齒輪異常翹曲的原因，采取了相應(yīng)的措施，減少了異常翹曲的發(fā)生。

（圖1?結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖以及壓淬位置）

2.問(wèn)題分析：

2.1材料的分析

在齒輪行業(yè)中，因?yàn)辇X輪需要進(jìn)行熱處理，很多齒輪的變形問(wèn)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(jìn)行新一批毛坯的投送，在進(jìn)行鍛造過(guò)程中也是嚴(yán)格的進(jìn)行質(zhì)量控制，各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，理化檢測(cè)報(bào)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(yàn)

進(jìn)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(shù)要求，機(jī)床、工裝的熱性能穩(wěn)定，不會(huì)造成產(chǎn)品的超差。

2.3壓淬過(guò)程

淬火對(duì)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(duì)變形也是至關(guān)重要的。攪拌方式和烈度均影響變形，上淬火壓床淬火的盤(pán)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(tái)面來(lái)控制變形。

熱處理回來(lái)之后（595產(chǎn)品）的被動(dòng)輪變形比較大，未車(chē)平面放在齒跳檢測(cè)儀上測(cè)量的平面跳動(dòng)最大可以達(dá)到0.25，一般的達(dá)到0.17，車(chē)完平面研齒配對(duì)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(duì)上述結(jié)果我們進(jìn)行接觸區(qū)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：跳動(dòng)大的被動(dòng)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(gè)齒，進(jìn)行齒跳檢測(cè)，都是0.10，幾乎沒(méi)有變化）

熱處理完了之后進(jìn)行齒輪形貌的檢測(cè)，測(cè)量結(jié)果在0.026（圖3.1）以螺旋齒槽作為定位基準(zhǔn)，夾緊端面，進(jìn)行端面車(chē)削。然后以車(chē)削面為基準(zhǔn)，在齒輪檢測(cè)中心P65上面進(jìn)行齒輪表面形貌的檢測(cè)，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(lái)做實(shí)驗(yàn)，在同樣的機(jī)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(guò)程

針對(duì)這個(gè)情況對(duì)神探情況進(jìn)行進(jìn)一步探討，尋求滲碳深度的變化對(duì)被動(dòng)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(duì)齒輪熱變形的影響上，可以進(jìn)行忽略不計(jì)。

齒輪工作部位的有效硬化層深度能滿(mǎn)足使用要求的情況下，應(yīng)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(qiáng)化方法、心表強(qiáng)度、載荷形式及零件的形狀和尺寸來(lái)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(yùn)行中，齒根部受到的最大交變彎曲應(yīng)力的作用，對(duì)齒輪而言，S是指齒根圓上的厚度。

對(duì)熱處理過(guò)程的進(jìn)一步研究實(shí)驗(yàn)，通過(guò)一些熱處理的進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在針對(duì)相同模數(shù)，因?yàn)椴煌X數(shù)導(dǎo)致弦齒厚不同的產(chǎn)品，在壓淬過(guò)程中，可以調(diào)整壓催的壓力來(lái)進(jìn)行控制齒輪的變形量。

3.小結(jié)

齒輪在制造過(guò)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(guò)程是不能達(dá)到控制齒輪的變形，還要綜合考慮毛坯的制造過(guò)程的一些控制因素，進(jìn)行毛坯的理化試驗(yàn)，在保證原材料的一致性后，在制造過(guò)程中嚴(yán)格按照工藝要求控制，收集一些關(guān)鍵工序的數(shù)據(jù)，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模式找出影響齒輪變形的主要因素，設(shè)法對(duì)這些因素進(jìn)行控制，穩(wěn)定變形，通過(guò)合理的控制冷加工與熱處理的公差，達(dá)到控制齒輪的變形在合理的范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)：

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[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(jiǎn)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(xué)，供職單位：中國(guó)重汽集團(tuán)濟(jì)南橋箱有限公司齒輪加工部，現(xiàn)從事整車(chē)技術(shù)工藝。