恒速传动装置齿轮断裂失效分析

飞机电源系统的恒速传动装置齿轮在装机使用124h后发生断裂失效;用体视显微镜、SEM、EDS等方法进行了分析,用硬度法测定了齿轮接触面的渗碳层深度。结果表明：差动齿轮先发生早期疲劳断裂,其原因是齿根处存在尺寸较大的氧化铝夹杂物,导致应力集中形成了裂纹源,再加上齿根部位渗碳时未形成有效硬化层,导致齿根处疲劳强度大大降低,致使裂纹扩展而断裂;随后输入齿轮发生过载断裂。     

恒速传动装置齿轮断裂失效分析

飞机电源系统的恒速传动装置齿轮在装机使用124 h后发生断裂失效;用体视显微镜、SEM、EDS等方法进行了分析,用硬度法测定了齿轮接触面的渗碳层深度。结果表明:差动齿轮先发生早期疲劳断裂,其原因是齿根处存在尺寸较大的氧化铝夹杂物,导致应力集中形成了裂纹源,再加上齿根部位渗碳时未形成有效硬化层,导致齿根处疲劳强度大大降低,致使裂纹扩展而断裂;随后输入齿轮发生过载断裂。     

电动车减速器齿轮失效分析

本文采用宏、微观检验和硬度检测的分析方法,对国产某电动车减速器在台架试验中输入轴发生齿轮断裂进行原因分析,并且与国外生产的同产品输入轴齿轮进行比较。结果表面,国产输入轴齿轮发生断裂为疲劳断裂,产生疲劳断裂的主要原因是由于国产输入轴齿轮齿根位置加工较为粗糙,在齿根位置存在较大的应力集中,而电动车制动能量回收工况对齿根的反复冲击加剧了断齿发生概率,同时齿根位置的大量黑色组织使得齿根位置硬度明显偏低,降低了齿轮的疲劳寿命。     

汽车后桥从动齿轮的失效分析

采用形貌观察、化学成分分析、金相检验、硬度测试和有效硬化层深测量等方法,对某型号载重车后桥从动齿轮在运行中出现齿部断裂和齿面剥落现象进行了分析.结果表明:齿轮失效原因在于齿轮齿根部有较深的切削沟槽,导致齿根部应力加大,形成裂纹源,并产生高周疲劳引起齿根部断裂,进而波及其它齿产生断裂和剥落;同时也存在齿轮润滑油选用不当的...     

发动机起动电机驱动齿轮断裂原因分析

试车起动过程中起动电机发出异响,为了明确异响原因对其进行拆检,发现起动电机驱动齿轮的三个齿从齿根部断裂,其它齿的齿根部位出现不同长短的纵向裂纹。通过对故障驱动齿轮进行一系列的检测分析,结果表明:起动电机驱动齿轮断裂是由于紧固螺母拧紧未锁紧导致起动电机驱动齿轮松动,从而使驱动齿轮与飞轮齿圈啮合不稳,产生的冲击载荷过大,使得齿轮受到严重的冲击,啮合弯矩的作用下,在承受弯曲应力最大的危险截面齿根处产生了裂纹源,以至于在齿轮各个齿根部产生不同长短的裂纹,经过多次严重冲击后最终导致齿轮从齿根处过载断裂。     

基于XFEM的高速工况下齿根裂纹扩展规律研究

基于扩展有限元方法和线弹性断裂力学理论,使用Fortran语言开发二维裂纹扩展计算程序,并对程序计算准确性进行验证。在此基础上,仿真计算离心力、初始裂纹参数和轮缘厚度系数(Backup ratio)对齿轮齿根二维裂纹扩展的影响,计算结果表明,齿根初始裂纹位置对齿根裂纹扩展的路径影响很大,初始裂纹位置越靠近齿槽中心位置,越容易发生齿轮轮缘断裂(裂纹沿径向扩展至断裂);齿轮轮缘厚度对齿根裂纹影响很大,轮缘厚度系数越小,越容易发生轮缘断裂,同时发生轮缘断裂的裂纹初始位置范围越大;离心力对齿轮齿根裂纹扩展影响很大,离心力越大,越容易发生轮缘断裂,同时发生轮缘断裂的裂纹初始位置范围越大;该研究成果对提高齿轮在高速工况下的可靠性和超安全性具有一定的工程应用价值。     

离心式压缩机齿轮断裂原因分析与预防措施

某离心式压缩机在运行过程中发生齿轮断裂故障.通过断口宏观和微观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、力学性能试验等,分析了离心式压缩机齿轮断裂的原因.分析结果表明,离心式压缩机齿轮发生齿根弯曲疲劳断裂失效,在交变应力的作用下,齿根过渡圆角处产生微裂纹.通过金相组织检验,发现微观组织存在严重带状偏析回火托氏体及大小不均的晶粒,加速了疲劳裂纹的扩展.针对这一离心式压缩机齿轮断裂故障,提出预防措施,建议优化齿轮结构设计,严格控制齿轮的热处理和成型加工工艺,并且加强日常维护与运行检修.     

内燃机车牵引主动齿轮断裂失效原因分析

内燃机车牵引主动齿轮在线运行中发生早期断裂.失效分析结果表明,牵引主动齿轮在运行中存在偏载造成局部过载、齿根存在较大装配残余拉应力,以及齿根表面存在过深的内氧化层,共同造成牵引主动齿轮疲劳折断.     

重型车辆变速器齿轮轮毂断裂失效分析及改进措施

针对变速器一挡主动齿轮在试验过程中发生断齿这一早期失效问题,进行了失效齿轮轮毂的化学成分检验、断口分析和金相组织形貌检测分析等失效机理研究.分析结果表明,花键槽圆角过小、轮缘厚度不足及齿根喷丸强化不足是造成失效齿轮轮毂异常断裂的主要原因.采用有限元建模进行失效齿轮的接触应力分析,并提出了改进措施.     

多模数ZI蜗杆斜齿轮传动设计与有限元分析及其应力预测

为解决传统渐开线蜗杆斜齿轮副在开式传动或传动比过大时斜齿轮容易发生齿根断裂的情况,提出一种新型的基于不等模数不等压力角设计的渐开线蜗杆副,使斜齿轮的模数与压力角同时提高,大幅提高斜齿轮的齿根强度。通过对此种蜗杆副的传动特性的分析,得到特殊的啮合角与中心距计算方式。另外,通过对同传动比、同蜗杆情况下基于不等模数设计的ZI蜗杆斜齿轮副和传统ZI蜗杆斜齿轮副的建模与有限元分析,得出在较大模数比情况下的斜齿轮齿根强度约为传统斜齿轮齿根强度的2.956倍,增大了渐开线蜗杆的应用范围。后续使用灰色预测,对比出误差平方和(Sum of Squared Errors, SSE)最小模型,予以验证预测的准确性,另外进行蜗杆施加不同转矩下的斜齿轮啮合齿受拉力处最大应力σ_1max的数据预测,为相应的工程分析与必要的校核设计给出了依据。     

轴承棒料700T切料机大齿轮改造

分析了轴承棒料700T切料机用大齿轮齿根部产生疲劳裂纹,甚至断裂的原因,对大齿轮结构进行了改造。改造后的齿圈相对于轮毂可以变换角度,改善了受力状态,提高了齿轮使用寿命。     

基于齿轮切向变位分配齿根弯曲应力方法研究

齿轮是机械传动中重要的基础零部件,针对齿轮副传动中小齿轮轮齿薄弱最先发生弯曲疲劳断裂的情况,采用切向变位重新分配大小齿轮齿厚。在中心距和传动比不变的情况下,重新分配齿厚使小齿轮齿根弯曲应力降低,大齿轮齿根弯曲应力增加,从而使相互啮合齿轮的弯曲疲劳寿命近似相等。采用APDL语言对齿轮进行有限元建模,在单齿齿顶加载和啮合状态下进行弯曲应力分析,并与普通齿轮副设计进行比较,结果验证了切向变位重新分配齿根弯曲应力的准确,对解决工程上小齿轮断齿问题具有指导意义。     

磨齿齿轮齿根过渡曲线干涉及对策

齿轮副啮合传动时,一齿轮的齿顶角相对于配合齿轮形成长幅外摆线和配合齿轮齿根被磨出过渡曲线(延伸渐开线),在齿槽上齿根部分齿形渐开线不够深时,必然产生干涉现象。干涉会造成严重恶果,轻则使齿轮瞬时速比发生变化,破坏传动平稳性,产生振动噪声。重则使齿轮卡住,造成轮齿断裂,出现停机事故。本文分析了在立式磨齿机上用双斜边砂轮磨齿,磨出齿轮齿根过渡曲线与啮合齿轮齿顶角运动轨迹发生干涉的原因,提出了避免干涉的措施,以防止齿轮副装配时产生干涉的不良后果,提高产品质量及使用寿命。     

双螺杆挤出机分配齿轮箱20CrMnTi渗碳齿轮断裂分析研究

解决双螺杆挤出机分配齿轮箱20CrMnTi渗碳齿轮的断裂问题,将断口宏观形貌分析、显微组织观察和硬度梯度检测技术应用到断裂齿轮的研究中。开展了结构设计和热处理工艺的分析,建立了渗碳齿轮失效机理与强度的内在联系。提出了齿轮在设计、工艺等方面的改进措施。结果表明,键槽底部与齿根圆距离小于2.5 mt是齿轮强度过低而断裂的主因,渗层大量残留奥氏体和心部网状铁素体降低了齿轮的疲劳强度,疲劳裂纹沿应力集中的线、面扩展迅速;降低奥氏体冷却过程的稳定性,渗碳正火≤950℃且保温6 h,可改善齿轮的疲劳强度。     

机车牵引主动齿轮断裂失效原因分析

我厂为东风4D内燃机车配套生产的牵引主动齿轮，在某机务段运行约30万km后发生断裂，造成机破事故。断裂为沿齿根通裂(见图1)。     

挖掘机行走大齿轮断齿失效分析

采用化学成分分析、宏微观检验、硬度试验等方法,对失效齿轮进行了分析.分析结果表明,该齿轮属过载断齿,同时齿轮表淬热处理工艺操作不当、齿根部未淬硬也是齿轮失效的原因.     

基于XFEM的齿轮腹板结构与齿根裂纹扩展关联规律研究

研制基于扩展有限元方法(XFEM)的齿轮裂纹扩展计算程序,用标准算例验证计算程序准确性。提出裂纹扩展路径与齿轮中心的距离作为轮齿/轮缘断裂的评判指标,研究轮缘厚度、腹板厚度、腹板圆孔大小及位置对直齿轮齿根裂纹扩展路径的影响,计算结果表明,轮缘厚度的减小导致了齿根裂纹扩展路径整体地朝齿轮中心方向移动,增加了轮缘断裂的可能性;腹板厚度的减小导致齿根裂纹扩展路径整体地朝齿轮中心方向移动,增大了轮缘断裂的可能性;腹板圆孔的存在增加了齿轮轮缘断裂的可能性,而且圆孔尺寸越大,轮缘断裂的可能性越大;齿槽正下方可作为腹板圆孔的优选位置。     

液力变矩器行星齿轮的失效探析

通过试验手段分析了液力变矩器行星齿轮的失效原因,并且给出了相应的解决措施,通过金相观察齿根及侧面可以看出在整个齿轮的渗碳并不均匀,从齿根处向外有裂纹,该裂纹易引起轮齿的断裂;通过显微硬度计分别对齿顶径向方向、齿廓工作面附近以及齿根处沿相邻齿齿根圆弧进行分析,获得了对比实验数据,通过实验结果分析出齿轮失效原因并提出相应的改进措施。     

高速双螺杆挤出机螺杆轴断裂失效分析

某双螺杆挤出机的螺杆在运行过程中发生早期断裂,通过断口的宏观观察和扫描电镜观察、化学成分分析、显微组织观察、力学性能测试和有限元模拟,找出了螺杆轴断裂失效的原因。结果表明:螺杆轴发生了扭转疲劳断裂,裂纹起源于齿根,且有多个疲劳源;芯轴的花键齿根部是螺杆轴应力集中的部位;热处理工艺欠佳导致材料内部微孔聚集、组织不均匀,这些因素最终致使螺杆轴发生早期疲劳断裂。     

斜齿轮有限元网格自适应加密技术研究

为了实现有限元法分析过程中计算精度和计算时耗的平衡,对斜齿轮自适应加密进行了研究。完成了斜齿轮模型建立和网格划分,并对其进行有限元分析,得到了齿根中点拉应力的值,以及齿根中点拉应力、单元密度、齿宽三者之间的关系。利用Matlab软件对齿根中点拉应力的值进行曲线拟合,将齿根中点拉应力作为实现斜齿轮自适应加密的关键参数,引入齿模比的概念,根据齿模比值的范围实现斜齿轮有限元网格的自适应加密,使得斜齿轮的有限元分析过程中在耗时较短的同时保证了有限元分析结果的准确。