李文軍

摘要：齒輪的強(qiáng)度和使用壽命，是制約我國(guó)汽車發(fā)展的一個(gè)重要因素。根據(jù)近年來(lái)對(duì)我國(guó)汽車齒輪的研究，齒輪的表面強(qiáng)化技術(shù)已經(jīng)成了最重要的核心技術(shù)。表面強(qiáng)化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了齒輪的疲勞耐久性，增加了齒輪的使用壽命等。所以齒輪的表面強(qiáng)化技術(shù)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的重視。本文深入分析高強(qiáng)度汽車齒輪的表面強(qiáng)化技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度;齒輪;表面強(qiáng)化技術(shù);現(xiàn)狀;發(fā)展

0 ?引言

齒輪是汽車機(jī)械中傳遞動(dòng)力的一個(gè)重要零件，其使用壽命及其強(qiáng)度與機(jī)械裝置的優(yōu)劣性是關(guān)系非常密切的。隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，科技的日新月異，各行各業(yè)的人們對(duì)汽車的性能有著不同的要求，其要求不斷提高，因此對(duì)齒輪的要求也就更加嚴(yán)格。近幾年來(lái)，各大汽車公司對(duì)汽車齒輪的研發(fā)都非常重視。尤其日本、美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)等國(guó)家提出了非常嚴(yán)格的市場(chǎng)規(guī)范。

齒輪需要具備較高的強(qiáng)度和速度，以及耐久、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。這對(duì)齒輪的設(shè)計(jì)和改進(jìn)提出了新的研究方向，也為開(kāi)發(fā)新的材料和技術(shù)帶來(lái)了新的任務(wù)。其中，齒輪的表面強(qiáng)化技術(shù)是最關(guān)鍵的核心技術(shù)，全面提升齒輪的高強(qiáng)度是必要且重要的，需要進(jìn)一步展開(kāi)分析和研究。

1 ?汽車齒輪材料技術(shù)及研究現(xiàn)狀

汽車齒輪在傳遞扭矩和改變速度過(guò)程中，往往處于高載荷的工作環(huán)境下。這就在很大程度上要求汽車齒輪材料要具備很好的性能。汽車中的齒輪處于長(zhǎng)期連續(xù)負(fù)荷的工作狀態(tài)，齒輪在工作的狀態(tài)下，既要滾動(dòng)使用，又需要滑動(dòng)使用。在轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，還會(huì)受到脈沖的作用。齒輪存在四種破壞的形式，齒輪被折斷會(huì)受到破壞，齒輪的點(diǎn)蝕與微觀點(diǎn)蝕，齒輪的磨損也會(huì)使齒輪受到破壞，齒面的膠合也是一個(gè)重要因素?？傮w來(lái)說(shuō)，汽車齒輪有四類破壞形式：①齒面膠合;②宏觀點(diǎn)蝕、微觀點(diǎn)蝕;③磨損;④輪齒折斷。

輪齒的表面是非常重要的，輪齒表面要保持完整的狀態(tài)，也就是不受到任何損傷，這樣強(qiáng)化后能夠決定表面的狀態(tài)。輪齒的表面涂改也是需要重視的，需要綜合考慮厚度和強(qiáng)度等因素。隨著科技的進(jìn)步，汽車的種類越來(lái)越多，對(duì)齒輪的要求也就越來(lái)越高。所以，也應(yīng)重視齒輪的材料?；A(chǔ)材料有較高的質(zhì)量，才能保障齒輪的質(zhì)量和使用。對(duì)汽車齒輪材料應(yīng)展開(kāi)分析和研究。

2 ?齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)

2.1 抗齒輪彎曲疲勞表面強(qiáng)化技術(shù)

齒輪的噴丸強(qiáng)化技術(shù)，是抗齒輪彎曲疲勞，進(jìn)行表面強(qiáng)化的一項(xiàng)重要技術(shù)，是在提高齒輪疲勞強(qiáng)度上得到廣泛應(yīng)用的。其主要是通過(guò)機(jī)械的作用，使齒面表面進(jìn)行壓縮變形，壓縮變形之后表面就會(huì)產(chǎn)生變化，形成改性層，從而達(dá)到表面強(qiáng)化的效果。齒輪噴丸強(qiáng)化技術(shù)既可以強(qiáng)化表面，又可以提高疲勞強(qiáng)度，因此被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。齒輪噴丸強(qiáng)化技術(shù)還分為強(qiáng)力噴丸、微粒噴丸、復(fù)合噴丸以及其他噴丸新技術(shù)等。各種噴丸的技術(shù)存在一定的差異，如強(qiáng)力噴丸技術(shù)，可以大面積的提高齒輪表面的一些參與壓縮應(yīng)力。而微粒噴丸技術(shù)既可以提高齒輪表面周圍的一些殘余壓縮應(yīng)力，又能夠降低齒丸對(duì)表面的粗糙程度，滿足了齒輪對(duì)表面粗糙程度的要求。復(fù)合噴丸是采用高壓強(qiáng)力的技術(shù)對(duì)變速器齒輪進(jìn)行了表面上的強(qiáng)化，這種技術(shù)方式可以有效的提高齒輪的疲勞壽命。隨著科技的發(fā)展，新的技術(shù)在不斷研究和分析，不斷引入齒輪的強(qiáng)化技術(shù)，滿足齒輪在使用中的各種要求。隨著科技的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，新型技術(shù)不斷得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用，例如，超聲波噴丸、空化水噴丸、激光空穴噴丸等等。

2.2 齒輪表面復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，近年來(lái)對(duì)齒輪表面的要求也在不斷提高。研究開(kāi)發(fā)齒輪表面噴丸強(qiáng)化處理技術(shù)的力度加大，投入增多，大幅度提高了齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的壽命極限，齒輪抗彎曲疲勞強(qiáng)度極限超過(guò)了齒面接觸抗點(diǎn)蝕疲勞強(qiáng)度極限。

齒輪對(duì)在齒面嚙合快速相對(duì)滑動(dòng)產(chǎn)生的拉應(yīng)力和齒面高接觸應(yīng)力的共同反復(fù)作用下會(huì)產(chǎn)生一定的齒面疲勞損傷。而采用齒面改性涂層技術(shù)，可以有效的防止諸如此類的損傷的產(chǎn)生，并能夠有效的改善齒輪副的表面完整性和抗齒面疲勞性。

齒輪表面加工技術(shù)也在不斷深入研究，將兩種或多種表面強(qiáng)化的技術(shù)相結(jié)合，對(duì)齒輪進(jìn)行復(fù)合強(qiáng)化處理，進(jìn)而提高齒輪表面使用的完整性。齒輪表面復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)是當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)手段。比如鹽浴復(fù)合處理技術(shù)、熱噴涂與噴丸結(jié)合的復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)等多種技術(shù)方法。鹽浴復(fù)合技術(shù)主要是指低溫鹽浴氮碳共滲加鹽浴氧化的一種形式，可以產(chǎn)生高抗蝕和耐磨的金屬表面改性技術(shù)。很多大型汽車，其中的齒輪都采用到了鹽浴復(fù)合技術(shù)，增強(qiáng)了齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)。

2.3 油品對(duì)齒輪疲勞強(qiáng)度壽命和磨損的影響

汽車變速器中所含有的潤(rùn)滑油，潤(rùn)滑油的作用不可小覷。潤(rùn)滑油需要配合齒輪和軸承，還要承擔(dān)離合器等部件的潤(rùn)滑，除此之外，控制動(dòng)作的平穩(wěn)也需要潤(rùn)滑油的配合。因此，對(duì)潤(rùn)滑油應(yīng)有較嚴(yán)格的要求，尤其是在氧化耐久性和動(dòng)靜摩擦的因數(shù)上。近年來(lái)，由于，汽車領(lǐng)域?qū)ψ兯倨髦锌刂葡到y(tǒng)的精確和滑動(dòng)性的要求有很大的提高，輪齒系統(tǒng)中的油品潤(rùn)滑，也將面臨著很大的挑戰(zhàn)。齒輪中油品的潤(rùn)滑會(huì)影響到多個(gè)位置的使用效率，因此，要加大對(duì)變速器中潤(rùn)滑的研究，提升該性能，避免因油品的問(wèn)題，影響齒輪的使用，尤其齒輪的疲勞壽命與磨損，與油品有很大的關(guān)系。變速器中潤(rùn)滑油受到影響，也會(huì)對(duì)齒輪的使用產(chǎn)生影響。潤(rùn)滑油的性能會(huì)受到溫度、油位、水分污染以及清潔度的影響，所以要對(duì)潤(rùn)滑油的問(wèn)題加以重視，保護(hù)好潤(rùn)滑油的性能，也對(duì)齒輪的使用有一個(gè)良好的保障。從生產(chǎn)到后期都要做好維護(hù)，避免油品的性能造成破壞。

3 ?齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展

不管是在如何復(fù)雜的狀況下，輪齒表面技術(shù)都在不斷出現(xiàn)新的研究課題與方向。比如，汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的輕量化、新能源汽車變速器高轉(zhuǎn)速等。單一的表面的強(qiáng)化技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足齒輪的使用要求，多以結(jié)合多種復(fù)合的表面強(qiáng)化技術(shù)被越來(lái)越多的使用。

齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展需要根據(jù)齒輪的情況來(lái)研發(fā)，表面強(qiáng)化技術(shù)需要適應(yīng)齒輪的高強(qiáng)度、高精度等多項(xiàng)要求。而這些要求之中的矛盾和獨(dú)立也是復(fù)合表面強(qiáng)化技術(shù)的應(yīng)用更合理，復(fù)合表面強(qiáng)化技術(shù)是多種技術(shù)的科學(xué)合理結(jié)合，并不是單一的技術(shù)相加。齒輪表面復(fù)合技術(shù)，需要展開(kāi)更深入的研究，朝著更高的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展，運(yùn)用更加優(yōu)化的設(shè)計(jì)理念，對(duì)齒輪中的一些噴丸強(qiáng)化技術(shù)和表面涂層技術(shù)等展開(kāi)更加深入的研究。除此之外，齒輪表面的熱處理技術(shù)也是需要重點(diǎn)關(guān)注的，齒輪的材料和性能，都是需要進(jìn)一步展開(kāi)分析的。

齒輪表面熱處理未來(lái)的研究重點(diǎn)包可以放在齒輪材料基因分析、基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)掌握材料基本參數(shù)與強(qiáng)度特性，預(yù)測(cè)齒輪熱處理變形的數(shù)值模擬、新型齒輪用鋼、新型熱處理工藝、齒輪噴丸強(qiáng)化技術(shù)、對(duì)噴丸參數(shù)與齒輪表面完整性關(guān)系等方面上。

只有對(duì)這些基礎(chǔ)的材料設(shè)施深入了解之后，才能展開(kāi)更多技術(shù)的研究。齒輪表面強(qiáng)化技術(shù)，應(yīng)在科技進(jìn)步的引領(lǐng)下不斷發(fā)展，朝著高、精、細(xì)、深幾個(gè)方面嚴(yán)格要求，提高標(biāo)準(zhǔn)。齒輪的使用性能主要體現(xiàn)在高這一方面，性能要求高。精主要體現(xiàn)在齒輪的表面強(qiáng)化，要采用精品加工。細(xì)主要體現(xiàn)在齒輪的加工工藝方面，要求更細(xì)。深，主要體現(xiàn)在齒輪的表面改性層上。這樣，齒輪的壽命才能更長(zhǎng)，使用起來(lái)更可靠更安全。

4 ?結(jié)束語(yǔ)

表面強(qiáng)化技術(shù)是高強(qiáng)度汽車齒輪中的核心技術(shù)，在汽車技術(shù)領(lǐng)域上有至關(guān)重要的作用。目前，科技發(fā)展致使很多新型汽車設(shè)備涌現(xiàn)。隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)，高轉(zhuǎn)速、高扭矩、高耐久性的目標(biāo)要求，應(yīng)更加注重齒輪的材料與表面強(qiáng)化的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究，也應(yīng)不斷對(duì)齒輪的表面強(qiáng)化技術(shù)加以研究和分析，滿足高強(qiáng)度汽車齒輪對(duì)表面強(qiáng)化技術(shù)的需求。

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