1. 汽車(chē)弧齒錐齒輪產(chǎn)品保質(zhì)期為5~10萬(wàn)公里，同類(lèi)產(chǎn)品為160萬(wàn)公里。市場(chǎng)產(chǎn)品140公里/時(shí)速噪聲<70分貝。我國(guó)只有個(gè)別輕型車(chē)企業(yè)具有同等水平。多數(shù)企業(yè)噪聲為70~90分貝?？傮w看，我國(guó)同類(lèi)產(chǎn)品處于中低端水平。

2. 制造技術(shù)分析：總結(jié)我國(guó)近15年來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的成果，參照外企的制造技術(shù)，對(duì)我國(guó)汽車(chē)螺旋錐齒輪的制造技術(shù)存在的問(wèn)題分析如下

1-1：齒型設(shè)計(jì)對(duì)噪聲的影響：噪聲高低取決于齒輪制造精度與齒輪裝配精度兩個(gè)環(huán)節(jié)。收縮齒可以磨齒，精度高，對(duì)降低噪聲有益；但對(duì)裝配精度要求過(guò)高，大生產(chǎn)裝配時(shí)間有限，裝配精度不高，噪聲升高。噪聲只能達(dá)到70~80分貝。等高齒對(duì)裝配精度要求不高，因無(wú)法磨齒，要求齒輪熱前精度高，齒輪熱后”變形“小。齒輪制造難度加大；熱后精度高只能達(dá)6級(jí)，噪聲60~70分貝。受精度限制，噪聲再降低到<60分貝已不可能。我國(guó)多數(shù)企業(yè)采用收縮齒，受磨齒設(shè)備產(chǎn)能限制，90%以上的產(chǎn)品不能磨，精度在9~10級(jí)，噪聲高達(dá)90分貝以上，與外企差距大；基本屬低端水平。10%磨齒產(chǎn)品精度可達(dá)4級(jí)，受裝配精度限制，噪聲70~80分貝，屬中端水平。國(guó)內(nèi)部分企業(yè)采用等高齒，齒輪精度7~8級(jí)，噪聲70~80分貝，其中少數(shù)企業(yè)制造技術(shù)水平高；精度6~7級(jí)，噪聲60~70分貝，與外企水平相當(dāng)。由于不存在設(shè)備產(chǎn)能限制，齒輪整體質(zhì)量能提高到中水平。所以，若要降低齒輪噪聲，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品整體由低端升高到中，采用等高齒是途徑。若要超過(guò)外企質(zhì)量水平，噪聲<60分貝；通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新提高等高齒精度。

   1-2：齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)噪聲的影響：從動(dòng)齒相對(duì)于主動(dòng)齒熱后變形大，是影響噪聲高低的主要環(huán)節(jié)。從動(dòng)齒外徑，內(nèi)徑，厚度的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)齒輪熱后翹曲影響很大。翹曲又是影響齒輪精度的重要因素。對(duì)某企業(yè)產(chǎn)品圖紙?jiān)O(shè)計(jì)計(jì)算，約60%以上的設(shè)計(jì)抗翹能力低下。所以，齒輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是我國(guó)齒輪產(chǎn)品降低噪聲的途徑之一。

 

 

2.齒輪制造環(huán)節(jié)

       2-1：齒胚的鍛造工藝，等溫正火工藝對(duì)精度，噪聲的影響：這個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)的優(yōu)化程度，決定了齒輪材料在滲碳過(guò)程中的高溫強(qiáng)度。高溫強(qiáng)度高，抵抗熱處理變形的能力強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)證明：可將從動(dòng)齒翹曲減小30%左右。據(jù)調(diào)查，國(guó)內(nèi)多數(shù)企業(yè)齒胚的鍛造，等溫正火工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)不夠理想。

        2-2：齒輪切齒環(huán)節(jié)：因裝備水平的差異，齒輪熱前精度能達(dá)到4~5級(jí)的比例高低不一。

       2-3：齒輪滲碳淬火環(huán)節(jié)：齒輪滲碳淬火油選用不當(dāng)，普遍采用快速淬火油。冷速過(guò)快 ，零件內(nèi)外溫差大，熱應(yīng)力高，是齒輪變形，精度下降的主要原因。

        2-1-3：齒輪用鋼材環(huán)節(jié)：目前國(guó)內(nèi)企業(yè)用鋼量大的鋼種是20CrMnTiH，該鋼種淬透性穩(wěn)定性差，按4HRC帶寬的供貨，用戶(hù)復(fù)檢的合格率僅約75%。國(guó)外引進(jìn)鋼種的合格率在90%以上。這也是我國(guó)齒輪產(chǎn)品噪聲高的原因之一。

齒輪疲勞壽命太低的原因分析

 

      1：主從動(dòng)齒嚙合精度環(huán)節(jié)：嚙合精度差，會(huì)造成局部應(yīng)力集中，疲勞壽命降低。影響幅度大約相差3~5倍。N153橋齒按日產(chǎn)柴標(biāo)準(zhǔn)考核，提高嚙合精度后，臺(tái)架壽命從15萬(wàn)次提高到50萬(wàn)次。齒輪噪聲是衡量嚙合精度高低的尺度；所以，噪聲高，標(biāo)志我國(guó)齒輪產(chǎn)品嚙合精度差，是疲勞壽命低下的重要原因之一。

         2：齒輪芯部硬度控制環(huán)節(jié)：二汽技術(shù)中心實(shí)驗(yàn)證明：齒輪芯部淬火硬度為32HRC，與芯部硬度為38HRC 的驅(qū)動(dòng)橋齒臺(tái)架壽命對(duì)比，前者臺(tái)架壽命僅為后者的10%。二汽目前鋼材采購(gòu)20CrMnTiH鋼，標(biāo)準(zhǔn)J9=33~39HRC，鋼廠(chǎng)達(dá)不到35~39HRC的要求。這意味約30%的產(chǎn)品壽命低下。應(yīng)該對(duì)20CrMnTiH鋼的淬透性穩(wěn)定性差進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)按4HRC 淬透性帶寬的供貨。中 國(guó)一汽對(duì)485驅(qū)動(dòng)橋齒進(jìn)行臺(tái)架壽命試驗(yàn)，23 次試驗(yàn)全部因主動(dòng)齒斷，壽命沒(méi)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。查其原因：主動(dòng)齒用鋼 20CrNi3H，淬透性低，齒輪芯部淬

火硬度32HRC?，F(xiàn)在我國(guó)485 驅(qū)動(dòng)橋用鋼為20CrMnTiH5, 和20CrMnTiH6，因鋼材的淬透性低，即便采用快速淬火油淬火，齒輪芯部硬度還是32HRC。此類(lèi)模數(shù)比較大的齒輪，淬火時(shí)芯部冷速慢，應(yīng)選用淬透能力更高的17Cr2Mn2TiH鋼材。考慮到應(yīng)減小熱處理變形，提高齒輪嚙合精度，應(yīng)配以分級(jí)淬火油使用。

        3：齒輪表面滲碳硬化層的缺口敏感環(huán)節(jié)：強(qiáng)度，硬度鋼材均存在缺口敏感度高的問(wèn)題。意思是這類(lèi)鋼的疲勞壽命與材料表面存在的微裂紋數(shù)量相關(guān)度很高。工程院趙從業(yè)院士通過(guò)特珠的熱處理手段，解決了飛機(jī)起落架的缺口敏感問(wèn)題，起落架壽命提高幾百倍。齒輪表面的滲碳硬化層同樣存在缺口敏感問(wèn)題。絕大多數(shù)齒輪疲勞失效，均從硬齒面開(kāi)始。是制約齒輪疲勞壽命提高的重要環(huán)節(jié)。如何解決齒輪這個(gè)問(wèn)題？已成為國(guó)內(nèi)外都在關(guān)注的共性問(wèn)題。我公司發(fā)明的高碳勢(shì)稀土--碳共滲專(zhuān)利技術(shù)，為解決這個(gè)難題提供一個(gè)解決方案。

       我公司與科研院校合作，齒輪抗彎疲勞壽命與接觸疲勞壽命均大幅的提高，約5~25倍。

         4：齒輪用鋼20CrMnTiH,17Cr2Mn2TiH的抗內(nèi)氧化能力低下環(huán)節(jié)：中科大，上海交大的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)證明：齒根壓應(yīng)力高低對(duì)齒輪單齒彎曲疲勞壽命的影響幅度約100倍。齒根壓應(yīng)力與齒輪滲碳淬火過(guò)程中齒根表層存在的非馬氏體組織級(jí)別有關(guān)。國(guó)外齒輪產(chǎn)品齒根非馬氏體組織<0.02mm。歐洲大眾為達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)采用抗內(nèi)氧化能力低的MnCr系列齒輪鋼時(shí)，采用了低壓真空滲碳技術(shù)。當(dāng)?shù)蛪赫婵諠B碳技術(shù)無(wú)法滿(mǎn)足大模數(shù)齒輪芯部硬度要求，被迫改用常規(guī)滲碳工藝時(shí)，在用鋼成分設(shè)計(jì)上提高抗內(nèi)氧化元素NiMo

含量，例如 廣泛應(yīng)用的17CrNiMo6H鋼。我國(guó)為降低制造成本，全面采用CrMnTi系列齒輪鋼；但采用的是常規(guī)滲碳工藝。齒根非馬氏體組織嚴(yán)重超過(guò)0.02mm的要求。既降低起始?jí)簯?yīng)力，也減低強(qiáng)化壓應(yīng)力。所以，擺在我們面前只有兩種選澤，要么和外企一樣，采用NiMo系列齒輪鋼，要么找出彌補(bǔ)CrMnTi系列齒輪鋼抗內(nèi)氧化能力低的技術(shù)方案。哈工大的高碳勢(shì)稀土碳共滲專(zhuān)利技術(shù)能解決這個(gè)難題。我公司應(yīng)用該技術(shù)，用20CrMnTiH5鋼生產(chǎn)EQ153橋齒，齒根非馬組織<0.02mm。

        5：齒型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：北方交大王小春教授在齒型設(shè)計(jì)方面創(chuàng)新，既吸取等高齒對(duì)裝配精度不敏感的優(yōu)點(diǎn)，又吸取收縮齒允許磨齒提高精度的優(yōu)點(diǎn)。創(chuàng)建新的齒制。該技術(shù)應(yīng)用于拖掛車(chē)驅(qū)動(dòng)橋齒，在鋼材選用不變，熱處理工藝不變的條件下，輸出功率從40000Nm提高到50000Nm.。用于轉(zhuǎn)速10000轉(zhuǎn)/分煙機(jī)齒輪，噪聲<60分貝，超過(guò)外企質(zhì)量水平。

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