引言

　　减速齿轮（亦称减速器、齿轮箱）是机电设备中实现转速调节与动力传递的核心部件，广泛应用于汽车、电梯、工业机械及家电等领域。其运行可靠性直接影响设备的安全性与使用寿命。传统故障检测需对齿轮进行拆解，存在耗时费力、易造成二次损伤等弊端。而X射线计算机断层扫描（CT）技术凭借其无损、高精度及三维可视化特性，为齿轮内部缺陷检测提供了高效解决方案。

　　本文以和记娱乐微焦点X射线CT系统（图1）为例，展示其对平行轴减速齿轮（尺寸60×60×70mm，材质为金属，含壳体、齿轮、轴承等组件）的内部结构分析流程，涵盖齿轮啮合状态评估、孔隙缺陷量化及异物检测等关键环节。

图1 和记娱乐微焦点X射线CT系统

　　

图2 减速齿轮外观

　　

检测方法与流程

　　

　　1 透视成像与CT扫描

　　通过X射线透视技术获取齿轮的二维投影图像（图3），初步观察内部结构。随后进行CT扫描并三维重建（图4），可清晰呈现齿轮啮合状态、壳体孔隙分布等细节。

图3 透视图像（左：整体图像，右：放大图像）

　　

图4 横截面图像

　　

　　2 齿轮啮合状态分析

　　利用VGSTUDIO MAX（VG）软件对CT数据进行处理，测量齿轮侧隙（即齿轮啮合间隙）。如图5所示，测得侧隙间距为0.16mm，该参数可反映装配精度，直接影响齿轮传动平稳性与噪音水平。

图5 测量侧隙

　　

　　3 孔隙率量化评估

　　通过CT横截面图像（图4）识别壳体螺栓孔附近的孔隙缺陷，并借助VG软件进行体积统计与可视化渲染（图6）。结果显示：

　　◆ 整体扫描：检测到149个孔隙，最小体积为8.2×10?3 mm3；

　　◆ 局部放大扫描：检测到285个孔隙，最小体积为4.4×10?3 mm3。

　　差异源于分辨率限制：整体扫描更易捕捉大体积孔隙（>0.05 mm3），而局部放大可识别微小孔隙，但易受图像噪声干扰（图7）。

　

图6 分析缺陷存在情况（左：整体图像，右：放大图像）

　　

图7 检测到的孔隙体积和数量

　　

　　4 异物夹杂检测

　　为验证检测灵敏度，向齿轮内植入直径1~2mm的铁砂（图8），对比异物植入前后的CT图像（图9）。结果显示，异物位置可通过CT影像清晰辨识（红色箭头），进一步结合虚拟现实（VR）染色技术（图10），可直观定位异物三维空间分布，提升分析效率。

图8 铁砂（圈出的颗粒为投入齿轮实物）

　　

图9 异物观察（红色箭头所指，上：无铁砂、下：含铁砂）

　　

图10 染色后的VR图像

　　

结论与价值

　　

　　1 技术优势

　　X射线CT技术可对复杂金属构件（如减速齿轮）进行无损检测，精准获取内部结构参数（如侧隙、孔隙率），并识别异物夹杂等隐患，避免传统拆解检测的局限性。

　　2 应用前景

　　该方法为齿轮制造工艺优化与质量控制提供了数据支撑，例如通过孔隙分布指导铸造工艺改进，或通过侧隙测量优化装配公差设计，从而提升产品可靠性与安全性。

　　3 扩展方向

　　结合人工智能算法，未来可进一步实现缺陷自动识别与趋势预测，推动工业检测向智能化、高效化方向发展。