特种汽车差速器十字轴失效分析.pdf

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1、第55卷第3期V01．55No．3农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2017年3月March2017doi：10．3969／j．issn．1673—3142．2017．03．021特种汽车差速器十字轴失效分析赵娜，田勇，徐鹏(271000山东省泰安市泰安航天特种车有限公司)[摘要]某特种汽车差速器十字轴使用经过渗碳、淬火处理的20CrMnTi钢，使用过程中出现十字轴片状剥落形貌，此外还存在深宽不等的条状粗糙沟痕等严重的磨损痕迹。通过对十字轴进行化学成分分析、金相检验和硬度检测，得出十字轴失效原因。[关键

2、词]特种汽车；十字轴；失效[中图分类号]U463．212[文献标志码]B[文章编号]1673—3142(2017)03—0078—03FailureAnalysisofSpecialAutomobileDifferentialCrossShaftZhaoNa,TianYong，XuPeng(TaianAerospaceSpecialVehicleCo．，Ltd．，TaianCity，ShandongProvince271000，China)[Abstract]Thecarburizedandquenched20CrMnTi—Steelwasusedforinter-

3、axledifferentialcrossshaft，whichproducedseri．OUSweartrace，suchasexfoliation，groovemarkswithdifferentdepthandbreadthintheprocessofuseonspecialvehicle．Bymeansofchemicalcompositionanalysis，metallographicexaminationandhardnesstesting，thereasonofinter—axledifferentialcrossshaft’SfailureiSob

4、tained．[Keywords]specialvehicle；crossshaft；failure0引言汽车差速器是驱动桥的主要部件，它的作用是在向两边半轴传递动力的同时．允许两边半轴以不同的转速旋转，满足两边车轮尽可能以纯滚动的形式作不等距行驶，减少车轮与地面的摩擦。汽车在转弯时车轮的轨迹线是圆弧。假设汽车向左转弯，圆弧的中心点在汽车的左侧．在相同的时间里，右侧车轮走的弧线比左侧车轮走的弧线长，如果驱动桥半轴做成一个整体．就无法做到两侧车轮的转速差异。导致左侧车轮有滑转的现象、右侧车轮有滑拖的现象，增加车轮与地面的摩擦。为了解决这个问题．法国的路易斯·雷诺设计了

5、差速器。普通差速器由行星齿轮、半轴齿轮、十字轴和差速器壳等零件组成，汽车发动机的动力经离合器、变速器、分动器和传动轴，最后传送到驱动桥驱动差速器壳旋转，再由十字轴带动行星齿轮，行星齿轮与半轴齿轮啮合驱动两边半轴，实现两边车轮驱动旋转。由于普通差速器结构简单、工作平稳和制造方便等优点，最广泛地用在客车、公路用载货汽车收稿日期：2016-09—23修回日期：2016一11—16和特种汽车上。作为差速器动力传递的关键部件，差速器十字轴的可靠性是差速器可靠性的关键因子。因此，本文研究的十字轴失效分析是具有重要意义的。1宏观形貌分析十字轴通过两端圆柱面与差速器壳过盈配合，行星

6、齿轮装配在十字轴的轴上。如图1所示，十字轴上端轴表面出现片状剥离形貌．此外还存在深宽不等的条状粗糙沟痕。值得注意的是轴的中间平面颜色发黑，表面粗糙，具有原始材料表面特征，表明在热处理后未进行机加工。图2是与十字轴上端轴面配合的行星齿轮。其中齿轮外圈未图1十字轴磨损处照片Fig．1Thecrossshaft’Sweartrace第55卷第3期赵娜等：特种汽车差速器十字轴失效分析79见异常明显，内圈存在严重的磨损痕迹，根据以上特征初步判断十字轴和行星齿轮发生剧烈的相对摩擦和挤压，接触面金属在挤压过程中产生变形、焊合和撕裂现象。图2锥齿轮宏观形貌及内壁磨损Fig．2The

7、macroandlining-wearofthebevelgear2成分检查该十字轴选用的材料是20CrMnTi钢，该种类钢多用于汽车齿轮、轴类等特殊零件的制造。且该种类钢淬透性较高，在保证淬透性的前提下，具有较高的低温冲击韧性。且具有良好的加工性，加工变形微小，抗疲劳性能良好[1j。对失效十字轴进行成分检测，结果如表1所示。可知，失效十字轴的化学成分满足GB／T3077—1999中关于20CrMnTi的技术规范的相关技术要求。表1+字轴化学成分检验分析Tab．1Chemicalcompositionanalysisofcrossshaft3微观形貌检查图3和图