渐开线斜齿轮单齿弯曲疲劳加载试验方法研究

针对渐开线斜齿轮的弯曲疲劳强度试验测试问题,利用RomaxDesigner仿真软件研究了不同齿宽和螺旋角的齿根弯曲应力变化规律和载荷分配关系,得到了最大应力及相应的接触线位置及其载荷,可用于斜齿轮单齿弯曲疲劳试验的加载位置和加载载荷的确定。对比分析了不同螺旋角齿轮弯曲应力仿真值与GB/T 3480—1997中通过一系列修正系数得到的计算值,发现二者存在较大区别,证明了对斜齿轮进行弯曲疲劳试验的必要性;同时提出了斜齿轮弯曲疲劳强度试验方案。斜齿轮弯曲疲劳试验的结果可以转换到国家标准中,以提高斜齿轮弯曲强度评估的准确性。     

铸锭工艺对齿轮弯曲疲劳性能影响的试验研究

当前，表面硬化齿轮存在多种铸锭工艺状态，开展铸锭工艺对齿轮弯曲疲劳性能影响研究，对齿轮抗疲劳精益设计和成本控制有十分重要的意义。对模铸锭、连铸坯和电渣锭18CrNiMo7-6渗碳齿轮开展了表面完整性表征测试，研究了不同铸锭状态齿轮的齿根残余应力、表面粗糙度和硬度差异；基于国家标准GB/T 14230—2021《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》，设计了齿轮弯曲疲劳试验方案，对模铸锭、连铸坯和电渣锭18CrNiMo7-6齿轮开展了升降法齿轮弯曲疲劳试验，获取了不同可靠度下的弯曲疲劳极限，探究了铸锭工艺对齿轮弯曲疲劳极限的影响；对3种工艺状态齿轮开展了Locati快速测定法的齿轮弯曲疲劳极限测试，研究了两种试验方法的弯曲疲劳极限结果差异，为我国齿轮疲劳基础数据建设与抗疲劳主动设计提供参考。     

高含镍材料齿轮的弯曲疲劳寿命试验研究

本试验依照国家标准GB／T14230－93《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》，同时采用其中A、B即高频脉动及台架运转两种试验方法，对含镍18代号为TM210材料进行弯曲疲劳试验，获得有效数据120余个，通过数理统计，确定其弯曲疲劳极限达719MPa。     

考虑齿间载荷分布的齿轮弯曲疲劳寿命估算

考虑齿轮啮合过程中齿间栽荷分布的因素，通过对齿轮原始栽荷历程进行插值修正和雨流计数，运用三维有限元分析方法，探究了齿间栽荷分布对齿轮弯曲疲劳寿命预测的影响。研究结果表明，考虑齿间栽荷分布对齿轮栽荷谱的统计特征有较大影响，并降低了齿轮的弯曲疲劳寿命预测结果。     

齿轮载荷修正系数计算方法的研究

为了提高齿轮强度设计中各项载荷修正系数计算的精度和效率,依据齿轮承载能力计算标准GB/T 3480-83,以易于理解、便于程序计算和工程应用的方式,对齿轮载荷修正系数计算方法进行了深入研究与总结,开发了实现齿轮载荷修正系数自动计算的程序模块,只要输入齿轮的基本数据,不需要查表便可以得到齿轮的载荷修正系数。以某减速器齿轮为实例,通过手工与程序模块的计算结果对比,验证了齿轮载荷修正系数计算程序模块的准确性和精确性,为齿轮接触和弯曲的整体设计奠定了基础。     

基于MW级风力机齿轮啮合的有限元分析

随着风力机制造量级越来越大,传动扭矩增大,齿轮的设计越来越重要,否则齿轮很快出现疲劳点蚀导致损坏。运用有限元方法对MW级风力机齿轮进行参数化APDL精确建模,建立一对啮合齿轮模型,然后进行网格划分,生成有限元模型,计算齿轮啮合时的接触应力和弯曲应力。并和GB/T3480-1997接触应力理论公式比较,验证了有限元方法的正确性,同时得出齿轮接触应力分布和最大应力产生的部位及弯曲应力比接触应力小的多。从而为风力机齿轮的设计提供不同材质、不同型线的快速研究提供可能,同时为齿轮的设计提供依据。     

齿轮强度的可靠度预测

本文以国标GB3480—83为基础,探讨齿轮强度的可靠度预测方法。根据理论分析和现有的试验结果,提出按对数正态分布求解齿轮接触疲劳和弯曲疲劳强度的可靠度。通过一些实例验证,说明本文提出的方法与国标及ISO的计算结果是一致的。并定量地给出失效概率值。文中对国标试验齿轮疲劳极限区域图的理解和处理,提出作者的看法。     

基于变压力角滚刀的齿根弯曲应力修正算法

针对国家标准无法准确计算变压力角滚刀加工圆柱斜齿轮的齿根弯曲应力问题,提出一种考虑变压力角滚刀加工的齿轮弯曲应力计算修正算法。引入一假想滚刀与当量直齿轮啮合,基于共轭啮合条件建立齿根过渡曲线方程,并根据Euler-Savary公式给出齿根任意点曲率半径计算方法;结合GB/T 3480—1997计算基于变压力角滚刀加工齿轮的齿形系数与应力修正系数,得到齿根弯曲应力修正值。而后,借助Kisssoft/Romax解析解、有限元数值解,验证齿根弯曲应力修正算法的合理性。研究结果表明,齿根弯曲应力修正算法可准确计算基于变压力角滚刀加工齿轮的齿根弯曲应力;齿根弯曲应力修正算法可弥补采用GB/T 3480—1997无法计算变压力角滚刀加工圆柱斜齿轮的齿根弯曲应力的缺陷,实现齿轮强度设计和实际加工的无缝对接,解决计算模型和实物不一致的问题。     

25Cr2MoV离子渗氮齿轮的弯曲疲劳强度

作者对２５Ｃｒ２ＭｏＶ离子渗氮齿轮轮齿进行脉动弯曲疲劳试验，并在考虑样本置信度的前提下，拟合出齿轮弯曲疲劳的Ｒ—Ｓ—Ｎ曲线，提高了结果的可信度与准确度，为这种齿轮的可靠度设计和寿命预测提供了基本数据。作者还对两种不同厚度渗氮层的齿轮作了比较。     

新国标在摩托车齿轮中的应用浅谈

根据摩托车齿轮的尺寸范围，比较了GB／T10095—1988和新国标GB／T10095．1—2001的不同，说明了GB／T10095．1—2001给出的偏差值更加合理，有利于促进摩托车齿轮质量的提高。     

变位内齿轮齿形系数的研究

对变位内齿轮齿根危险截面上的弯矩及其齿厚进行了分析和计算，给出了内齿轮变位系数及齿数与其齿形系数的关系线图。研究结果表明：ＧＢ３４８０－８３中将内齿轮齿形系数视为常量的作法值得商榷     

复杂工况下齿轮接触强度的可靠性优化设计

试图利用ＩＳＯ及ＧＢ３４８０－８３齿轮承载能力计算标准的齿轮接触强度数据，对非稳定循环变应力等复杂工况下齿轮接触强度进行可靠性优化设计，并通过利用计算机，使该方法得以更为有效地实施。     

齿轮接触强度的研究及基于Visual Basic语言的程序设计

根据齿轮啮合原理和接触力学,深入研究了渐开线齿轮传动啮合过程中各啮合点的接触应力计算,研究了不同参数齿轮传动最大接触应力可能出现的啮合位置,分析了国家标准(GB/T 3480-1997)接触强度计算公式,指出了国家标准中接触应力计算公式的局限性,提出了更加全面的确定和计算最大接触应力的方法;并运用Visual Basic语言和Microsoft Visual Basic6.0软件,编制了齿轮接触强度的计算程序;程序为计算齿轮的几何参数、接触应力及接触强度校核提供了快捷的工具,可以大大提高了齿轮设计的效率.     

42CrMo钢渗碳淬火齿轮弯曲疲劳极限快速测定

针对42CrMo钢生产新齿轮的需要,进行了齿轮弯曲疲劳强度试验。在对该材料进行化学成分分析和硬度检测后,提出基于LOCATI方法进行双齿脉动加载试验。根据试验所得数据,按统计学原理,拟合出S-N曲线,并获得置信度为95%、可靠度为95%的弯曲疲劳极限应力值。为该材料齿轮的弯曲疲劳可靠性设计、有限寿命设计提供了真实的试验依据。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。     

基于分层贝叶斯模型的齿轮弯曲疲劳试验分析

常规齿轮弯曲疲劳试验数据处理方法是基于最小二乘法（LSE）等传统频率理论的,在小样本条件下可靠度应力寿命（P-S-N）曲线易发生拟合失真。基于成组法开展了8620H钢表面渗碳齿轮的弯曲疲劳试验,将贝叶斯理论应用于小样本条件下弯曲疲劳试验数据分析,建立了齿轮弯曲疲劳试验数据的分层贝叶斯（HBM）模型,并通过Gibbs采样获得了参数的后验分布,得到齿轮弯曲疲劳P-S-N曲线。同时以50%和99%可靠度下S-N曲线相对斜率比为评价指标,对比了LSE模型与HBM模型拟合效果,结果表明：随着试验样本数据量的变化,HBM模型的相对斜率比α波动变化率为传统LSE模型的1/40,小样本条件下HBM模型结果优于传统的LSE模型结果。HBM模型可推广应用至齿轮接触疲劳试验等数据分析中。     

Bending fatigue strength of case-carburized helical gears with large helix angles up to 40 degrees

Case-carburizing of helical gears with large helix angles may form too large hardened layers near the tooth width end on the acute angle side (ACUTE-END), and adversely affect the bending fatigue strength. We investigated the bending fatigue strength of casecarburized helical gears with large helix angles up to approximately 40° through a bending fatigue test, hardness test, and residual stress measurement. We found that the case-carburizing formed large hardened layers near ACUTE-END, reduced the compressive residual stress near ACUTE-END, and restricted the improvement of the bending fatigue strength in a meshing state where tooth root stress became large near ACUTE-END. Based on the obtained bending fatigue limits, we revealed that ISO 6336-3:2006 overestimated the rate of increase of the permissible circumferential loads for helix angles exceeding approximately 30°, and ISO/DIS 6336-3:2018 underestimated this rate for helix angles near 30°.

     

HXD1C型大功率机车传动系统齿轮的疲劳可靠性分析

基于标准和可靠性曲线,分析了HXD1C大功率机车传动系统齿轮的接触和齿根弯曲疲劳可靠性。结果表明,按照齿轮标准计算方法,齿轮的啮合接触疲劳强度和齿根抗弯强度合格。基于接触和齿根弯曲疲劳可靠性曲线的分析结果表明,在置信度95％及可靠度0．99下,齿轮的抗弯疲劳强度较弱,寿命321．32万公里;在置信度95％及期望寿命80万公里下,传动齿轮的抗弯疲劳强度仍然较弱,可靠度水平为0．9971。