汽车齿轮的工作条件和失效形式

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汽车齿轮的工作条件和失效形式
汽车中的齿轮主要安装在变速箱、减速器和差速器中，承担改变速度、输出扭矩、驱动汽车行驶的任务。齿轮工作时，全部扭矩都作用在啮合的轮齿上，使其承受很大的弯曲应力和接触应力，而且是周期性地作用于每一个轮齿上，使其承受复交变应力的作用。齿轮在啮合传递扭矩的过程中或在相对滚动中也会发生相对的滑动而产生摩擦。汽车的经常换挡，使齿轮端部受到多次撞击。加之汽车使用时，因路况、环境、车速等的不同，齿轮有时在过载和强烈冲击条件下工作，使齿轮出现多种不同的失效形式。
渗碳齿轮是汽车中承受载荷大、工作条件恶劣的一类齿轮。在正常的加工、热处理和使用的条件下，其主要失效形式有如下几种：
1、接触疲劳
在齿面上出现浅层（0.05～0.4mm）麻点和深层（＞0.5mm）剥落。主要发生在高速长时间运行之后。
2、弯曲疲劳
局部或整个牙断裂。主要出现在过载、冲击的使用条件下。
3、磨损
齿面相互滑动造成的擦伤和磨损。主要发生在载荷过大、转速较低的情况下。此外，变速箱齿轮端部会发生撞击磨损。
齿轮在要求的尺寸表面精度、正常的承载和良好的润滑条件下，影响其失效的主要因素，除了渗碳（碳氮共渗）、淬火、回火工艺和质量之外，还与制造齿轮所用钢材的化学成分和冶金质量有关。后者既对齿轮心部性能产生直接影响，又对渗层的性能产生直接（杂质及夹杂物的含量及分布）和间接（渗层碳浓度、内氧化、淬火后显微组织形态）影响，而且也是影响成本的重要因素。此外，钢材的成分波动往往影响齿轮的力学性能、工艺性能和尺寸稳定性。