Page 81 - 理化检验-物理分册2022年第七期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202207017

某车辆差速器行星齿轮早期断裂原因

张爱敏 ,张爱国 ,陈鹭滨 2

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1

( 1. 山东大学 材料科学与工程学院 材料液固结构演变与加工教育部重点实验室,济南 250061 ;

2. 宁阳县职业中等专业学校 汽车工程系,宁阳 271400 )
摘 要: 某车辆差速器行星齿轮在运行过程中发生早期断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 硬
度测试、 金相检验和断口分析等方法分析了行星齿轮断裂的原因。结果表明: 齿轮内的黄铜衬套与
齿轮内壁发生摩擦, 导致齿轮内壁磨损擦伤, 擦伤区域产生应力集中使齿轮发生疲劳断裂。建议加强
检查齿轮的润滑状况、 安装过程、 齿轮与黄铜衬套之间是否有异物卷入, 以避免齿轮发生异常摩擦。

关键词: 行星齿轮;疲劳断裂;摩擦;磨损;应力集中

中图分类号: TG115.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 07-0065-03

Theearl y fracturecausesofdifferential p lanetar yg ear inavehicle

2
ZHANGAimin , ZHANGAi g uo , CHENLubin 2
1

( 1.Ke yLaborator y forLi q uid-SolidStructuralEvolutionandProcessin gofMaterials ( Ministr yofEducation ),

SchoolofMaterialsScienceandEn g ineerin g , Shandon gUniversit y , Jinan250061 , China ;

2.De p artmentofAutomotiveEn g ineerin g , Nin gy an gVocationalSecondar ySchool , Nin gy an g271400 , China )

Abstract : Anearl yfractureoccurredinthedifferentialp lanetar yg earofavehicledurin go p eration.The

causesofp lanetar y g earfracture wereanal y zed b y meansof macrosco p icobservation , chemicalcom p osition

anal y sis , hardnesstest , metallo g ra p hicexaminationandfractureanal y sis.Theresultsshowthatthebrassbushin g

intheg earhadfrictionwiththeinnerwallof g ear , resultin g inwearandabrasionoftheinnerwallof g ear , andthe

fati g uefractureof g earwascausedb y stressconcentrationinscratcharea.Itissu gg estedthattheabnormalfriction

ofthe g earshouldbeavoidedb y checkin g thelubricationconditionofthe g ear , theinstallationp rocess , andwhether

therewasforei g nmatterinvolvedbetweentheg earandthebrassbushin g .

Ke y words : lanetar yg ear ; fati g uefracture ; friction ; wear ; stressconcentration
p
随着交通运输领域的飞速发展, 市场对于车辆 效的形式一般包括齿轮疲劳折断、 齿轮过载折断、 齿
传动系统性能的要求越来越高 [ 1-2 ] 。差速器是汽车 面磨损、 齿面点蚀等 [ 5-6 ] 。
变速器最重要的传动零件之一, 由于其不断地承受 某车辆差速器行星齿轮在运行过程中发生了打
着变化的转速和载荷, 容易发生早期失效事故 [ 3-4 ] 。 齿失效, 齿轮多处断裂。笔者采用一系列理化检验
行星齿轮是车辆差速器中的关键部件, 其稳定性直 方法, 分析了该齿轮断裂的原因, 以避免该类事故再
接决定了差速器的使用寿命。通过分析齿轮失效的 次发生。
原因, 制定科学的预防方案, 可以提高齿轮的寿命,
1 理化检验
降低齿轮故障的概率。
齿轮发生故障的原因既可能来源于齿轮自身的 1.1 宏观观察
缺陷, 也可能来源于机械运动等外部因素。齿轮失 该行星齿轮材料为 20CrMnTi钢, 热处理工艺
为 渗 碳 + 淬 火 + 回 火,渗 碳 硬 化 层 深 度 为
0.90~1.35mm , 表面硬度为 56~62 HRC , 心部硬

收稿日期: 2021-10-20

项目基金: 山东大学本科教育教学改革与研究项目( 2002Y102 ) 度为 35~45HRC , 齿轮内孔压装了一个黄铜衬套。
作者简介: 张爱敏( 1983- ), 女, 高级实验师, 主要从事材料结构
断裂齿轮宏观形貌如图 1 所示, 由图 1 可知: 齿轮有
及性能的分析表征研究工作, zhan g am@163.com
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