表面硬化齿轮剥落损伤试验研究与强度计算

本文通过对30对4种不同渗碳层深度的滚轮进行模拟齿面剥落损伤试验研究，从疲劳的观点出发，考虑应力幅和应力循环特性以及接触应力场与材料强度场的合理匹配，进一步澄清了导致疲劳剥落的应力，并根据常用材料表面硬化处理后的硬度与强度及有关强度极限之间的近似关系，导出防止表面硬化齿轮剥落损伤的强度条件式。     

16NCD13试验齿轮齿面损伤形式的观察与分析

采用功率流封闭式齿轮运转试验台，对１６ＮＣＤ１３材料渗碳淬火齿轮进行了接触疲劳寿命试验。通过对试验齿轮齿面损伤形式及过程的观察与分析，首次获得了该种材料渗碳淬火齿轮齿面损伤的特征及一般规律。     

直齿轮“渗碳-温挤”渗碳层分布与性能研究

齿轮广泛用于各种机械设备和仪器仪表中,是机械传动的基本零件。近年来,随着汽车工业的发展,特别是轿车生产,对齿轮的精度及力学性能的要求越来越高,齿轮正朝着高精度、低噪声、高承载、高速度、轻量化及长寿命的方向发展。其中,采用硬齿面齿轮是提高齿轮强度及承载能力的有效途径。目前,硬齿面直齿轮普遍采用“机加-渗碳-热处理”的工艺加工,材料利用率不高,尤其是金属流线被切断,而且成形后渗碳处理使渗碳层晶粒粗大、渗碳层厚度分布不合理,造成齿轮强度与疲劳寿命的降低。而直齿轮“渗碳-温挤”技术将坯料先做渗碳处理,再温精密塑性成形为齿轮,具有材料利用率高、生产率高及晶粒细化等优点。将文讨论“渗碳-温挤”直齿轮工艺的渗碳层分布与齿轮性能关系。     

硬齿面齿轮齿根裂纹扩展特性与剩余寿命研究

为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响,以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象,基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论,分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制;建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型,研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制;根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,证明了模型的准确性。结果表明,与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比,Ⅰ型裂纹应力强度因子最大,从齿面到裂纹深度方向,其值逐渐减小;随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大,裂纹扩展剩余寿命都随之减小。     

考虑残余应力的螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法研究

考虑渗碳、磨齿、喷丸等工艺产生的齿面残余应力,建立齿面接触应力与残余应力的复合应力场,提出一种螺旋锥齿轮接触疲劳裂纹萌生-扩展寿命计算方法。构建齿轮有限元接触分析模型,计算多轴交变接触应力场。考虑空间螺旋曲面残余应力分布的复杂性,将变曲率齿面离散为网状节点;测量各节点表面与次表面的残余应力,建立齿面残余应力场。基于Dang Van多轴疲劳准则,构建齿面裂纹萌生模型;计及残余应力与裂纹闭合效应,构建齿面裂纹扩展模型。计算复合应力场下齿轮接触疲劳寿命,研究残余应力对齿面裂纹萌生-扩展寿命的影响规律。结果发现：复杂齿面空间变曲率会影响喷丸等工艺产生的残余应力分布,中心区域的残余压应力高出齿面边缘区域约20%;复合应力场下齿面裂纹萌生位置与寿命主要取决于接触应力,残余应力会改变齿面节点平均应力进而影响疲劳寿命;齿面裂纹扩展寿命约占全寿命的10%,表征齿轮接触疲劳快速失效至迅速断裂。上述研究对于高性能齿轮传动的长寿命、高可靠性设计具有一定的参考价值。     

某火电厂高速渗碳齿轮轮齿断裂原因

某火电厂给水泵耦合器二级从动渗碳齿轮多处轮齿发生断裂.通过宏/微观形貌观察、化学成分检测、金相检验以及力学性能测试等方法分析了轮齿断裂原因.结果表明:轮齿齿面处渗碳层表面硬度不足,耐磨性能和抗疲劳性能较差,在接触应力长期反复作用下,轮齿齿面表层金属剥落形成麻坑,同时齿轮组织中存在白点缺陷,材料的综合力学性能不足;在齿轮高速转动过程中,齿面受接触应力作用,裂纹在剥落麻坑周围应力集中处萌生并迅速扩展,导致轮齿发生脆性断裂.     

如何选择渗碳淬硬齿轮的最佳渗层深度

齿厚对现代非标准齿轮设计是不适用的,一种比齿厚更能提供合理地选择渗碳淬硬齿轮表面深度的方法已经发展起来了。这种方法有助于测定轮齿齿面破坏的原因。轮齿齿面破坏的特征由两种类型。一种是疲劳剥落;另一种是表面压碎。这者特两性曲线之间的差异总结在表1里。表面压碎是与渗碳层深度有关,这点已被实验所证实。众     

弧齿锥齿轮优化参数设计研究

一、问题提出近年来 ,汽车后桥弧齿锥齿轮副在使用过程中出现早期失效 ,寿命偏低 ,是生产厂家经常遇到的难题。大多数失效情况为主动轮疲劳损坏 ,以接触疲劳损坏为主 ,即齿轮表面产生点蚀剥落 ,继而折断 ,而弯曲强度不足所引起轮齿疲劳折断的情况并不多见。分析原因 ,笔者认为主要有以下几点 :1)安装、调试不当 ,没有正确使用润滑油或润滑油杂质超标 ;另外使用过程中的超载现象也是齿轮副失效的重要因素之一。 2 )齿面硬度偏低 ,硬度梯度太陡 ,渗碳层厚度不足 ,材料心部硬度过低 ,表面少量脱碳以及主、被动齿轮硬度匹配不当 ,都是齿轮副产生…     

高速重载燃油泵齿轮副疲劳寿命预测方法研究

本文针对高速重载航空燃油齿轮泵的齿轮疲劳失效问题，开展了齿轮副的疲劳寿命预测研究。首先，采用赫兹接触模型理论和悬臂梁等效模型等解析法和有限元法，分析了齿轮的许用安全系数及啮合接触应力；其次，进行了齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的有限元计算；最后，采用有限元法进行了3种典型工况下的齿轮疲劳寿命预测。研究结果表明，齿轮接触及弯曲强度安全系数和接触应力均满足材料强度要求，齿轮齿面可靠性不低于99.97%，预测疲劳寿命为5027h，达到了该型齿轮泵设计寿命要求。     

渗碳硬齿面齿轮加工工艺

现代机械设备的各种传动对齿轮的要求是承载能力大，转速高，在工作寿命期内安全可靠，对齿轮的噪声、振动等要求也越来越严，因此采用高精度渗碳硬齿面齿轮的机械也就越来越多，对提升渗碳硬齿面齿轮加工工艺水平很有必要。渗碳硬齿面齿轮加工工艺是：滚齿-渗碳-淬火-修复基准-磨齿后完成齿轮加工。     

齿轮传动多模式失效的时变可靠性分析

提出一种在多种失效模式下的齿轮传动时变可靠性模型和计算方法.以齿轮疲劳寿命系数与应力循环次数之间的关系曲线建立齿轮强度时变模型,进而建立同时考虑齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的可靠性分析模型.基于一次二阶矩方法推导齿面接触疲劳失效和齿根弯曲疲劳失效的时变概率计算公式,并推导出了这两种失效模式的联合失效概率密度函数的...     

润滑油的非牛顿以及热效应对齿轮表面接触强度的影响

本文运用流体的非牛顿热弹流理论对齿轮接触表面的正压力,剪应力,温度分布和油膜形状进行了完全数值计算。并且得到了轮齿次表层最大当量应力随滚动速度及滑一滚率变化的规律。作者第一次成功地从理论上证明了齿面疲劳失效最易出现在滑一滚率小的节点附近这样一种现象。此外,本文的分析及结果对于更合理地选择齿面硬化参数。提高齿轮的接触强度亦具有指导性意义。     

齿轮激光相变硬化处理技术

对齿轮激光相变硬化处理技术进行了研究。提出了齿轮激光表面强化的连续偏置技术、变速扫描技术和辅助冷却技术，获得了沿齿面均匀分布的硬化层。激光淬火齿轮和渗碳淬火齿轮接触疲劳试验结果表明：激光淬火齿轮的接触疲劳极限应力略低于渗碳淬火齿轮的接触疲劳极限应力，其幅度小于9％。激光淬火齿轮接触疲劳寿命离散度小于渗碳淬火齿轮。     

装甲车辆侧减速器齿轮接触疲劳寿命预测研究

通过对根据典型路面实车试验获得的载荷数据进行雨流计数处理,编制了装甲车辆侧减速器齿轮所承受的扭矩谱和应力谱;充分考虑残余应力对齿轮接触疲劳极限的影响,通过强度和硬度之间的转换关系以及疲劳强度与残余应力的作用关系,得到了齿面沿深度方向的静强度以及接触疲劳强度分布;结合疲劳寿命分析技术,进行了齿轮疲劳寿命预测,其预测结果与实际规律相符合。     

探究不同黏度的润滑油对齿轮疲劳寿命的影响

通过油液分析技术探讨了不同黏度的润滑油对齿轮齿面耐磨性的影响。首先在Romax软件中仿真分析了不同黏度的润滑油对齿面间油膜厚度的影响,然后通过齿轮疲劳运转试验分析了不同黏度的润滑油对齿面磨损的影响。通过对油液进行分析监测,并结合仿真计算的油膜厚度、油液浓度分析数据和最终齿轮寿命结果可知,一般混合润滑状态下,润滑油黏度、油膜厚度、疲劳剥落颗粒物浓度和齿轮寿命有一定的关系,随着润滑油黏度升高,齿面的磨损状态得到改善,齿面应力更加均匀,齿轮寿命得以延长。     

齿轮用钢及其发展（二）

(二)钢中含碳量有增高的趋势齿轮渗碳钢的平均含碳量先早多在0.2％以下,近年已上升至0.22—0.27％。目的是提高心部强度,防止齿面的压陷与剥落,提高疲劳强度,减少热处理变形,并缩短渗碳时间。研究还表明,齿轮的裂纹多出现在表面和近表面处,而不在于心部的韧性,故适当增加钢的含碳量不会对齿轮寿命有不利影响。     

齿轮表层下疲劳失效的预测研究

以拖拉机变速箱主动弧齿锥齿轮为例,根据齿面沿深度方向剪切应力和剪切强度之比值分布进行表层下疲劳失效方式和疲劳源区域的预测分析和试验验证.通过齿轮剪切应力计算并与残余应力进行叠加分析,以及硬度与强度之间的转换关系,得到了齿轮沿齿面深度方向的应力与强度分布,以基于局部剪切屈服强度值方法判定准则,分析齿轮疲劳失效方式和相互转...     

时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。     

齿轮盐炉快速加热局部保护淬火法

齿轮是机械行业重要基础件之一,它广泛用来传递动力、改变运动方向.变速等.齿轮服役条件恶劣,轮齿承受滚动、滑动接触应力、摩擦力、弯曲应力和小能量多冲应力作用.齿轮主要损坏形式有;齿面接触疲劳损坏即麻点剥落、硬化层剥落;齿面磨损;轮齿脆断及齿面塑性变形等.为此要求齿轮耐磨,心部要有较高强韧性,外硬内韧的特性只有经热处理后才具有。齿轮按热处理形式分:有正火齿轮、调质齿轮、渗碳淬火齿轮,碳—氮共渗淬火齿轮、结构钢淬火齿轮等.结构钢淬火齿轮应用较为广泛,常用火焰表面淬火、高频表面淬火处理。但火焰淬火齿轮温度不易掌握,易过热、过烧、轮齿晶粒粗大,脆性大,机械性能大大降低,仅适合大型齿轮单齿淬火;高频表面淬火加热速度快,时间短、晶粒细、强韧性好、生产效率高、零件几乎不发生氧化、脱碳和变形微小质量稳定.组织相变发生在表层,心部保持原予处理组织,达到外硬内韧特     

轮齿压力角对齿面接触强度的影响分析

运用赫兹接触理论,分析了轮齿压力角对齿轮接触强度的影响,得出了轮齿强度随压力角的变化规律。发现轮齿压力角的增大,齿面接触正应力和工作剪应力均减小,对提高齿轮强度和防止齿面点蚀极为有利,为重载齿轮的设计提供了理论依据。