車橋錐齒輪研究

車橋錐齒輪研究

福田汽車工程研究院2007.01.23

目錄1、車橋錐齒輪的要求2、車橋錐齒輪應對措施3、影響錐齒輪壽命因素4、車橋錐齒輪臺架試驗壽命的研究分析前言車橋錐齒輪的設計及評價要素、錐齒輪加工藝特點等在2006年12月完成的《中重型驅(qū)動橋產(chǎn)品技術研究》已有階段性的匯報，本報告重點研究從齒輪制造方面提高齒輪強度、齒輪壽命的方法節(jié)能環(huán)保市場對整車的要求高功率化舒適性市場競爭力輕量化小型化傳遞高扭矩振動小噪音低成本低

速比寬整車對車橋的要求車橋?qū)﹀F齒輪的要求減小外形尺寸提高承載能力提高齒輪精度合理選材優(yōu)化工藝1、車橋錐齒輪的要求1)齒輪的高強度化制造技術2)齒輪的高精度制造技術3)降低齒輪生產(chǎn)成本的技術2、車橋錐齒輪應對措施1)齒輪的高強度化制造技術高強度齒輪鋼的開發(fā)分類目的途徑方法提高彎曲疲勞強度減少非馬氏體表層減少氧新合力大于鐵的合金元素減少Si、Mn、Cr含量減少氧新合力大于鐵的合金元素增加Ni、Mo含量強化晶界減少晶界脆化元素減少P、Mn含量添加強化晶界元素靈活使用Mo、B提高純凈度減少非金屬夾雜物，細化晶粒降低氧含量，細化MnS殘余奧氏體的靈活應用通常滲碳條件下適當殘存增加Mo含量調(diào)節(jié)滲碳氣氛及熱處理工藝提高接觸疲勞強度提高齒面耐壓能力提高300℃抗軟化能力增加Si、Cr、V含量選擇合理的有效硬化層深1)齒輪的高強度化制造技術（續(xù)）②齒輪強化技術的應用分類目的途徑噴丸強化提高表面殘余壓應力40～60μm微粒噴丸雙級噴丸強化技術真空滲碳消除非馬氏體表層碳氮共滲處理提高齒面抗軟化能力氮含量提高到0.6%左右滲碳精鍛復合技術提高齒輪沖擊疲勞強度滲碳后精鍛齒型并直接淬火表面處理降低摩擦系數(shù)、抑制齒溫升高，提高耐磨性,耐腐蝕性。表面涂覆特殊功能膜高濃度滲碳提高齒面硬度滲碳時碳化物彌散析出2)齒輪的高精度制造技術①合理選材選擇適當淬透性的鋼種縮小淬透性帶寬奧氏體晶粒度的穩(wěn)定細化②高精度淬火技術真空滲碳氣體冷卻兩相區(qū)滲碳淬火鹽浴分級淬火熱處理數(shù)值模擬技術③從動齒輪壓力淬火技術壓力淬火機器人的研制3)降低齒輪生產(chǎn)成本的制造技術分類途徑方法高溫滲碳快速滲碳鋼添加Nb或Ti等元素快速真空滲碳鋼增加Si,改善滲碳性能快速滲碳改進滲碳工藝滲碳氣氛（50%CO、50%H2）冷鍛后滲碳冷鍛齒輪鋼的改進減少C、Si、Mn，改善冷加工性。添加適量的B，確保淬透性。適量添加Al、Nb、Ti和N等，控制晶粒度齒輪壽命加工熱處理齒輪用鋼設計成分設計純凈化硬化狀況晶界氧化變形殘余壓應力噴丸強化塑性變形齒接觸精度形狀齒根應力齒面應力沖擊負荷表面加工加工硬化降低噪音碳氮共滲的應用真空滲碳的利用表面硬度心部硬度硬化層深淬透性的最佳化滲碳層的強韌化晶粒細化減少晶界氧化殘余奧氏體顯微組織非金屬夾雜物的減少殘余奧氏體的靈活應用3、影響錐齒輪壽命的因素4、車橋錐齒輪臺架試驗壽命的研究分析試驗設備的因素在本文不作介紹1）材料齒輪鋼的冶煉及含氧量指標：鋼材的含氧量過高易導致齒輪表面產(chǎn)生微裂紋，是疲勞裂紋的根源，而大氣冶煉鋼含氧量在30~40PPm；真空冶煉鋼含氧量在20PPm以下，鋼材含氧量減少一半，壽命呈幾何級數(shù)增。[依維柯橋齒輪材料21CrNiMoH要求技術要求氧含量在10PPm，需鋼廠特別冶煉，國外齒輪鋼、軸承鋼含氧量多控制在10PPm以下，部分在5PPm以下]材料的純度及化學成份的穩(wěn)定性：材料的純度及化學成份的穩(wěn)定性主要關系到熱處理的穩(wěn)定性，化學成份變化范圍大，導致同樣規(guī)范的熱處理變形大，難以控制和消除，降低齒輪精度，影響齒輪壽命。舊鋼種的推陳出新低氧含量，低Si、P含量、窄帶Cr-Mn-Ti鋼的應用

低Si、P、低MoCr-Mo鋼的應用

高強度齒輪鋼的開發(fā)

Ni-Cr-Mo鋼開發(fā)

高Mo鋼的開發(fā)（Mo含量0.5～0.70%）

Cr-Mo-B鋼的開發(fā)重型車橋齒輪用鋼體系的建立和完善

Cr-Mn-Ti系Cr-Mo系Cr-Mo-B系Ni-Cr-Mo系主動齒輪從動齒輪典型應用20CrMnTiH20CrMnTiH東風380SCM822HSCM822H東風415435462485500解放42020CrNiMoHSCM822H解放45717CrNiMo6HSCM822H東風50020CrNi3HSCM822H山汽改48525MoCr4EH25MoCr4EH北方奔馳國內(nèi)錐齒輪常用材料SCM822H------22CrMoH2）切齒工藝要求:實現(xiàn)齒輪質(zhì)量的穩(wěn)定控制GLEASON-600HC數(shù)控切齒機格里森鳳凰116CNC銑齒機GLEASON-600HTT數(shù)控檢驗機M&M3525-4ER齒輪檢測中心確定并能控制決定齒輪接觸區(qū)的關鍵參數(shù)關鍵參數(shù)的確定設計參數(shù)加工參數(shù)齒輪接觸及彎曲應力控制齒輪傳動性能的控制切齒參數(shù)的優(yōu)化接觸區(qū)修正錐齒輪軟件的應用V/H檢驗法經(jīng)驗修正法TCA分析法熱變形規(guī)律反推法等提高齒輪接觸區(qū)穩(wěn)定性的途徑切齒精度的控制切齒定位基準控制刀具精度的控制切齒機床精度控制熱后精加工基準控制MXCRL765型三坐標測量儀gleason600HTT數(shù)控檢驗機3）熱處理工藝工藝：建立不同齒輪參數(shù)的最佳滲碳條件，減少和控制齒輪熱處理變形無罐氣體滲碳爐自動線Gleason淬火壓床易卜森連續(xù)爐

要求：全面實現(xiàn)熱處理技術要求減少表面非馬氏體組織控制滲層碳化物、馬氏體、殘余奧氏體級別調(diào)整冷、熱加工相匹配，控制變形熱處理表面強化技術噴丸強化技術的應用噴丸強化設備提高齒輪疲勞壽命40%提高齒輪表面殘余壓應力：-300～-400Mpa表面處理技術電拋光修形處理技術改善齒輪表面形貌