齒輪箱輸出軸斷裂失效研究及其鍛造工藝模擬分析.pdf

1、輸出軸作為船用齒輪箱的重要部件，主要用來傳遞輸出扭矩。在實際工作過程中，輸出軸在服役一年后便發(fā)生斷裂失效。這不僅導(dǎo)致齒輪箱無法正常運行，也給生產(chǎn)和經(jīng)濟帶來巨大的損失。因此，本文對斷裂的輸出軸做了失效分析，同時，對輸出軸的鍛造工藝過程進行了數(shù)值模擬，基于模擬結(jié)果，分析了輸出軸鍛造工藝對其斷裂失效的影響。
　　 本文對斷裂的輸出軸展開了研究分析，首先對輸出軸斷口進行了宏觀檢查，發(fā)現(xiàn)斷口為宏觀脆性斷口，斷裂源在輸出軸中心附近。然后對斷

2、口試件進行了微觀實驗分析，通過金相分析發(fā)現(xiàn)斷裂源區(qū)有大量夾雜，并發(fā)現(xiàn)有不合理的金相組織以及枝晶偏析，表明熱處理工藝應(yīng)該不合格；通過掃描電鏡進一步發(fā)現(xiàn)軸內(nèi)部表現(xiàn)為解理和沿晶斷裂特征，同時存在夾雜，光譜分析表明夾雜為硅酸鹽類夾雜。其次，對輸出軸材料進行了化學(xué)成分分析，化學(xué)成分分析表明除Si含量偏高以外，其他成分都在標準范圍之內(nèi)，綜合前面分析，可能是由于輸出軸內(nèi)部含有夾雜所致。另外，也對輸出軸材料做了力學(xué)性能試驗，包括拉伸試驗和沖擊試驗，試驗

3、結(jié)果表明輸出軸材料的機械性能是符合標準的。最后，綜合以上調(diào)查，判斷輸出軸斷裂可能是由于內(nèi)部硅酸鹽類夾雜的存在，加上熱處理工藝不當，使該處變成危險截面，成為裂紋源，實際工作過程中在外力的作用下發(fā)生脆性斷裂。
　　 本文利用Kisssys軟件對齒輪箱傳動系統(tǒng)進行建模，然后通過Kisssoft軟件對輸出軸在齒輪箱順車和倒車兩種工作模式下進行了強度校核。結(jié)果表明，輸出軸的強度設(shè)計是滿足標準的，輸出軸的斷裂不是由于過載而引起的。