采用喷丸强化工艺提高汽车后桥主被动齿轮疲劳寿命

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1、34技术纵横轻型汽车技术2013(3)总283采用喷丸强化工艺提高汽车后桥主被动齿轮疲劳寿命宋怀兰宋加伟郑亚冰王国林黄卫祥(南京依维柯汽车有限，厶＼司)摘要某轻型汽车随发动机动力的提升，原配后桥主被动齿轮疲劳寿命不能满足设计要求。针对这一问题，本文提出采用喷丸强4~-r-艺提高齿轮的承载能力，制定了具体的喷丸强化工艺，并进行了原配齿轮喷丸强化前后残余应力和疲劳寿命试验。试验结果表明：喷丸强化工艺方法使汽车后桥齿轮承栽能力大幅提升，疲劳寿命达到了设计要求，对驱动桥的轻量化设计有一定的参考价值。关键词：齿轮疲劳寿命喷丸强化前言1某轻型汽车的主、被动齿轮疲劳是指材料在一定的变应力(应变)的作某轻型

2、汽车原配490发动机，其后桥主、被动用下，由于某点或者某些点开始产生不可恢复的齿轮技术状态如下：变化，导致一定的循环次数后形成裂纹进而扩展1．1齿轮材料及技术要求发生断裂的过程。金属的疲劳破坏一般分为疲劳齿轮均采用20CrMnTi材料，被动齿轮最大直裂纹萌生、裂纹扩展和失稳断裂三个阶段。径为250mm。其热处理要求：渗碳淬火，表面硬大量数据表明，疲劳是结构和机械最主要的度HRC58～64，有效硬化层深度(齿面处)1．0～失效原因之一，也是可靠性试验最主要的考虑因1．4mm，心部硬度(在1／3齿高处)：HRC30～45。素，造成疲劳失效的变载荷峰值通常远小于静态1-2齿轮疲劳寿命试验破坏分析得

3、到的“安全”载荷。驱动桥作为汽车最该车型配备490发动机传递至后桥输入扭矩重要的承载部件之一，无时无刻承受着不同形式为930N．m，输入转速为395r／min；采用的试验标准的变载荷，使其极易产生裂纹，从而造成失效，因为：QC／T533《汽车驱动桥台架试验方法》，此，提高汽车后桥主、被动齿轮疲劳寿命具有重要QC／T534《汽车驱动桥台架试验评价指标》，试验的意义结果(见表1)表明，齿轮的疲劳寿命满足相关试尔环尔乔夼尔碲钎尔带尔广、尔筇筇尔齐3)主减速器总成装配的时候，由于齿轮的间式目前已经小批量用于一款后驱动桥总成，机加隙、齿轮印记、轴承的预紧等技术参数需要反复调工及装配效果比较明显，售后无

4、任何的质量反馈。整最终达到工艺文件的要求，采用新型的连接定目前采用新型连接结构的后驱动桥从零件的采购位方式能很好地满足反复定位的精度。成本以及机械加工的制造成本考虑，单台份可以降本10元，按公司计划年产量2万，预计降本额3结束语20万。后期将所有后桥的连接结构改进为新的结新的后桥主减轴承盖和减速器壳结构连接型构，降本的空间及利润非常可观。轻型汽车技术2013(3)总283技术纵横35验标准的要求。锻件上的氧化皮、铁锈、型砂及旧漆膜的方法。对表1齿轮疲劳寿命(未喷丸强化)于硬齿面齿轮，由于其基体硬度较高，常规的喷丸序齿轮疲劳中值寿符合方法往往难以奏效，而喷丸强化的过程是将高速号标准要求寿命次数

5、命f万样品状况性判运动的弹丸流喷向零件表面的过程。喷射的弹流(万次)次)定就象无数的小锤锤击金属表面，使得金属表面产1#QCf533QCf534l00未坏生塑性变形，也就是冷作硬化层，通常也称为表面2#中值疲劳寿命≥50万次54．962．5齿轮断裂符合强化层。3#最低寿命≥30万次38．7未坏从应力状态来看，强化层内形成了较高的残余压应力；从组织结构上看，强化层内形成了密度2发动机动力提升很高的位错。这些位错在随后的交变应力及温度根据用户的不断需求，该车型需要匹配4100或二者的共同作用下逐渐排列规则，呈多边形状，发动机进行动力提升，相应地传递至后桥的输入并由此强化层内逐渐形成更小的亚晶粒。

6、受喷表扭矩由930N．m提升至1273N．m，增幅比率为层的材料组织发生变化，受喷表面变得粗糙，表面36．9％，要求主、被动齿轮的承扭能力相应大幅增的粗糙度随着喷丸强度的提高、表层硬度的降低加，为了满足实际需求，可采取以下措施：和弹丸尺寸的减小而变差。1)在齿轮选用上，可以选择被动齿轮最大直3．1喷丸强化工艺径大于250mm的其他齿轮系列来满足承扭要零件受喷表面残余压应力的大小和压应力层求，但是随之带来的影响是后桥壳总成牙包需要的深度取决于受喷材料的性能和喷丸强度。材料加大，从而影响到整车的离地间隙，同样后桥总成的强度和硬度越高，压应力就越大，压应力层的深的自重量会大幅增加。度就越浅，喷丸强

7、度越高，压应力层的深度也越2)仍选用原配齿轮，材料和热处理方式均不大。改变。在喷丸强化条件下，影响齿轮疲劳性能的主为了考察第二条措施的可靠性，按提升后的要因素是喷丸强化工艺，采用的强化工艺见表3。输入扭矩1273N．m进行疲劳试验，评估其能力。试表3喷丸强化工艺验参数：动力提升车型配备4100发动机传递至后弹丸弹丸丸粒流丸粒喷九强化设备直径时间覆盖率弧高硬度桥输入扭矩为1273N．m，输入转速为398dmin