齿轮齿面剥落失效及裂纹源预测研究与试验验证

根据齿面下应力与强度的分布关系,对渗碳齿轮接触疲劳失效及疲劳裂纹萌生区域进行了预测和验证。结果表明:基于试验齿轮的残余应力、载荷与硬度的分布关系,得出齿面下0.4～0.6 mm是疲劳失效裂纹萌生区域。经接触疲劳试验得到失效齿轮裂纹源的深度为0.52 mm,预测所得到的结果与试验结果基本一致。     

台架试验中齿轮断齿的原因分析

采用显微组织分析,结合断口形貌分析、齿形齿向分析对齿轮断齿原因进行失效分析。结果表明,齿根圆角表层非马氏体组织深度不符合技术要求,但非本次断齿的主要原因。齿轮断齿根本原因为齿根次表面存在大尺寸氧化物夹杂,在试验持续受力过程中以该夹杂为疲劳源发生鱼眼状疲劳断裂。     

精锻齿轮模具失效分析及对策

通过对精锻齿轮模具的失效分析，指出了影响模具使用寿命的主要因素，并选用４种典型齿轮进行精锻试验，推荐了两种适用于精锻齿轮用的模具钢及其热处理工艺。     

渗氮齿轮硬化层设计及接触疲劳性能研究

采用滚子接触疲劳试验方法,测定了离子渗氮层在不同失效概率下的振幅A(τyz/HV)m ax值,以此作为齿轮渗氮层强度设计依据。通过对试验齿轮的接触应力有限元分析,得出正交切应力τyz沿深度方向上的分布,依照接触疲劳强度判据,设计出了齿轮渗氮层的硬度分布曲线,运用适当的离子渗氮工艺,实现预期设计的硬度,最后通过齿轮接触疲劳台架试验,验证所设计的渗氮硬化层是可靠的。     

基于强度理论的扭力梁支架失效有限元分析及优化

为解决纯电动汽车扭力梁支架在道路试验中发生开裂的问题,运用有限元软件建立车身结构的有限元模型,通过整车多体动力学分析提取典型工况的载荷作为其载荷输入,基于强度理论,采用惯性释放原理对支架进行强度分析,结果表明:支架强度存在较大风险,风险位置与整车道路试验开裂位置基本吻合。针对危险位置提出优化方案,提高支架结构强度。通过提高支架的强度和传递支架的载荷,能够有效改善支架结构的应力分布。跟踪路试耐久试验,验证方案的可行性。通过利用CAE分析技术在产品开发过程中的应用,有效找到问题原因并有针对性地加以优化,从而缩短开发周期和节约成本。     

汽车变速器倒档齿轮失效浅析

变速器倒档齿轮在耐久试验过程中发生断齿,本文对该失效件的宏观断口形貌、微观断口形貌、硬度以及金相组织等进行了综合分析。结果表明:齿轮材料本身有大颗粒夹杂物冶金缺陷成为裂纹源;材料中大量的不均匀圆形颗粒状夹杂物降低了材料的强度和韧性,使得齿轮的综合力学性能下降,在较大循环冲击载荷的作用下发生断裂失效。     

中小型高性能机械压力机齿轮传动噪声产生原因及控制

文章分析了中小型高性能机械压力机齿轮传动噪声产生的机理,指出齿轮在啮合传动过程中所受的激振力是产生齿轮噪声的根本原因.对齿轮传动系统中影响齿轮传动噪声的各个因素进行了分析,从设计、加工、安装等方面提出了控制齿轮传动噪声的方法,并通过实践进行了验证.     

整车强化腐蚀试验问题多维度评价方法

目的通过对整车强化腐蚀试验及其结果进行梳理,归纳出一种适合用于评价整车防腐性能的评价方法。方法对整车强化腐蚀试验中出现的问题点及其产生的原因进行分析,挑选出对问题点贡献度较大的因素作为评价维度,并通过加权计算得出扣分总和,以此归纳出一种整车强化腐蚀试验问题的评价方法。结果整车强化腐蚀试验中,腐蚀问题的表观腐蚀程度(L)、腐蚀问题的出现时间(T)、问题部位/属性分类(P)以及质量系数(N)是对腐蚀问题贡献度较大的4个因素,用该4个因素对应评级的评分值乘以对应权重系数并求和,即可得出整车腐蚀问题评价扣分值(LTPN法)。结论运用该评价方法可对整车强化腐蚀试验后各整车之间防腐性能进行横向比较,可对单个整车各部位之间进行横向评价,可对底盘等部位进行划分区域评价,可对整车强化腐蚀试验问题点进行风险排序。     

基于稳健性的乘用车前下控制臂设计优化

本文对汽车前下控制臂的屈曲强度进行CAE分析及试验验证,并基于失效模式进行设计评审(DRBFM),发现球头球心相对于控制臂本体的垂向位置对屈曲变形的失效模式较为敏感。基于QFD和田口方法,通过设计优化,使产品性能足够抵抗制造公差的干扰,按照功能要求实现一种稳健的失效模式,并完成有效性试验验证。通过应用六西格玛设计理念,实现产品质量的先期策划。     

18CrNiMo7-6钢齿轮热处理后开裂失效分析

一批在生产加工后进行了淬火和低温回火的齿轮在库房存放过程中发生开裂。通过超声波探伤、金相检验、化学成分分析、硬度测试、断口形貌观察、端淬试验和补充热处理等手段,对齿轮开裂原因进行了分析。结果表明,开裂齿轮强度高导致氢脆敏感性高,在次表面产生氢致延迟裂纹是引起齿轮快速脆性开裂的直接原因。开裂齿轮淬硬性和淬透性过高,超出了BS EN 10084-2008对18CrNiMo7-6+HH钢淬透性要求,是齿轮开裂的根本原因;通过调整淬火介质,降低淬火时高温区冷速,从而降低淬回火后齿轮的强度和硬度,可有效避免开裂。     

大型立磨行星轮系故障分析与解决方法

行星轮系是大型立磨中的关键组成部分,其故障分析对立磨的全寿命服役性能至关重要。本文针对大型立磨行星轮系使用过程中出现的故障进行了分析,通过宏观检验、显微分析以及有限元分析相结合的方法明确了行星轮系故障的失效机理。结果表明:接触疲劳是导致行星轮系中行星轮内壁断裂的主要成因。进一步分析了行星轮壁厚对齿根应力的影响,验证了行星轮疲劳微裂纹产生的生成原因。最后提出了行星轮断裂的预防方法,改进了行星轮系的设计和可靠性。     

大型行星轮系功率分流分析与疲劳可靠性研究

行星轮间的功率分流行为使得行星机构具有较高的能量传输密度，但偏载会导致行星机构的功率无法按照理想状态分配，增大齿轮间的啮合力，影响整个系统的使用寿命和可靠性。基于某型号重型直升机行星减速器的结构特征，构建大型行星轮系的有限元仿真模型，对行星传动系统进行准静态力学和运动学分析，获得系统中各类齿轮的危险应力历程，为可靠性分析模型提供载荷输入变量，以弯曲疲劳试验获得的齿轮强度数据作为可靠性分析模型的强度输入变量。使用统计学最小样本量的概念进行齿轮和轮齿寿命转换，建立行星齿轮系统可靠性分析模型，完成行星系统不同状态下疲劳可靠度的数学映射。偏载状态下，行星齿轮系统可靠度为92.32%,证明偏载会影响系统疲劳可靠性，降低齿轮的有效使用寿命。     

S40C钢制齿轮表面裂纹产生原因分析

S40C钢制齿轮服役一段时间后,单个齿面出现裂纹状缺陷。采用宏微观分析、金相检验、显微硬度测试等方法,对该齿轮缺陷产生的原因进行分析。结果表明:齿面裂纹状缺陷为接触疲劳所致,造成局部接触疲劳裂纹产生的根源是齿面存在磨削烧伤,显著降低齿面硬度,改变齿面强度梯度分布,在循环啮合作用下出现接触疲劳开裂。进一步地,对感应淬火齿轮齿面硬度降低的影响因素进行详尽的阐述,并结合不同啮合状态下齿轮强度曲线和剪切应力曲线之间的相互关系,论述常见的齿轮剥落现象及失效机理。     

机器人用关节减速器的失效分析及改善措施

结合理化检测分析和有限元应力分析,研究了机器人用关节减速器摆线轮及行星轮在寿命试验过程中接触疲劳失效的成因。结果表明:摆线轮齿面失效形式为胶合,行星轮齿面失效形式为过度磨损。摆线轮和行星轮齿面接触疲劳强度设计值均满足服役要求,所用材料符合设计要求。根据金相检测结果,行星轮表面热处理性能不符合设计要求,导致齿面硬度和接触疲劳强度下降,这是行星轮失效的主要原因。且基于分析结果提出了行星轮后续制造工艺的改进措施。     

某型装甲车用履带断裂分析

装甲车训练时履带发生断裂,通过宏观检验、化学分析、力学测试、金相检验以及断口分析等手段,对取样的失效件进行综合分析。结果表明:化学成分符合国家标准规定,硬度符合相应技术要求,金相组织均为回火索氏体,未发现异常组织,断口均为韧窝,装甲车履带的失效是由于在湿软且起伏较大的路面行进时,履带所受阻力过大导致履带销变形,进而导致端联器、诱导齿、导齿盖及履带板等相关部件非正常受力,在大阻力行进过程中部件局部位置受力过大,最终导致其过载断裂。建议增加履带销的截面积,评估装甲车行进过程中履带板所受阻力,根据受力情况重新设计履带销的合适壁厚,或采用实心履带销。若实心履带销仍不能满足强度要求,或考虑装甲车的整体负重,建议更换履带销使用材料,选择强度级别更高的材料以保证履带销的整体强度。     

基于数字成像机理的齿轮疲劳试验方法研究北大核心

由于齿轮副啮合接触和内封装等特点,其疲劳强度的检测存在较大限制,尤其是对疲劳裂纹、轮齿折断等疲劳失效状态的监测大多采取间隔停机并拆解后检视的方式。整个过程耗时耗力,容易因人工主观判断和经验差异造成观测误差,而且无法感知齿轮早期疲劳阶段的微动疲劳特征。为此,基于双目视觉技术和数字图像相关理论提出一种面向齿轮疲劳强度试验的非接触式检测方法。通过双电机对拖驱动的方式搭建包含双目摄像头的减速机试验台,在齿轮上预制作高质量散斑进行疲劳试验,应用双目视觉方法采集全寿命周期的疲劳特征图像。通过图像匹配算法搜索跟踪轮齿上的目标区域,并分析计算得到区域内数据点的位移及应变等信息。结果表明:所提方法可以在无须拆装的情况下,实时在线监控齿轮疲劳试验过程并准确识别早期微小裂纹等疲劳失效特征,具有检测精度高、抗干扰能力强的特点,有利于提高试验效率,降低成本。     

变速箱齿轮轴断裂分析

利用光学显微镜分析、化学成分分析及扫描电镜分析,对变速箱齿轮轴断裂件进行了分析。结果表明,齿表面的裂纹和轴心部的冶金缺陷造成了该齿轮轴的断裂。     

摩托车齿形链链轮成形数值分析与工艺改进

应用有限元分析软件Deform-3D分析了齿形链链轮冷挤压成形初始工艺方案中产生缺陷的原因为:金属流动不合理和最大主应力超过了材料的抗拉强度885 MPa.为解决这一问题,提出了减径挤压成形的改进工艺方案:先缩径再成形齿形.通过数值模拟分析,改进后工艺方案的冷挤压件齿形充填饱满,最大主应力小于材料的抗拉强度.经工艺试验证明,改进的冷挤压工艺方案,可以避免挤压缺陷的产生,获得质量优良的挤压件.     

基于细化谱和隐马尔科夫模型的齿轮故障分类方法

为了快速准确地对齿轮故障作出分类,结合隐马尔科夫模型（HMM）高效的模式分类能力,提出了基于细化谱（ZOOMFFT）和隐马尔科夫模型的故障分类方法。采用时域同步平均法从复杂信号中提取目标齿轮的啮合信号作为分析对象,对其进行细化谱分析,提取基频、倍频及其边频带幅值作为特征量输入到HMM中训练和识别,再通过对比对数似然概率值来确定齿轮故障类型。试验结果表明该方法可以有效地对齿轮故障进行分类。     

发动机齿轮和轴承失效分析

发动机返厂检查发现上垂直锥齿轮及轴承磨损严重.为分析齿轮和轴承失效的原因,对故障件进行了外观检查、电镜观察、成分分析、硬度检测和金相分析,并通过对结构的受力状态分析和外场调研,对故障件磨损性质、故障原因进行了综合分析与讨论.结果表明:上垂直锥齿轮及轴承的失效模式是接触疲劳磨损,而导致轴承和上垂直锥齿轮发生接触疲劳磨损的...