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。     

齿面几何结构对面齿轮弯曲疲劳寿命的影响

基于坐标变换和啮合原理推导出面齿轮齿面方程,建立不同齿面参数(压力角、模数)的面齿轮传动有限元模型,分析了齿面参数对齿根弯曲应力、接触面积的影响以及弯曲应力沿齿高方向、齿宽方向的分布规律。面向磨齿及铣齿齿面粗糙度,根据修正的局部应力应变法计算了不同齿面粗糙度下的疲劳裂纹生成寿命,利用损伤容限设计法对疲劳裂纹扩展寿命进行了预测。研究结果表明,压力角对齿面弯曲疲劳寿命影响明显,尤其是对裂纹扩展寿命影响较大,增大压力角有助于提高齿面弯曲疲劳综合寿命;此外,磨削齿面较铣削齿面有利于提高齿面弯曲疲劳寿命。研究内容可为面齿轮抗疲劳设计提供依据。     

齿轮接触疲劳微观结构作用研究综述

随着航空、风电等装备对齿轮传动功率密度、承载能力、寿命要求的提高,齿轮接触疲劳失效成为限制现代齿轮装备服役性能与可靠性的重要瓶颈,其中,材料的微观结构特征从根本上决定了齿轮等服役件疲劳性能的优劣。通过调研国内外相关研究现状,介绍了齿轮材料中残余奥氏体、碳化物、晶粒等主要微观结构及其对齿轮接触疲劳性能的影响。归纳了现有基于微观结构建模和微结构力学本构模型的齿轮疲劳数值模拟方法,用来描述齿轮接触疲劳中的微结构力学行为,以提升对齿轮疲劳关键特征和机理的理解。重点对齿轮存在的多种接触疲劳失效形式进行了详细阐述,分析了影响齿轮接触疲劳失效的主导因素、诱发的微观结构与力学性能变化特征以及潜在机理。为进一步理解齿轮服役过程中的微观结构演化特征与力学性能退化的关联关系以及接触疲劳失效内在机理、形成高性能齿轮抗疲劳设计制造方法提供了参考。     

基于残余应力的轮齿齿根强化对弯曲疲劳强度影响研究综述

随着工程技术的不断发展,弯曲疲劳强度成为齿轮进一步发展的重要限制因素,且弯曲疲劳失效相较于齿面失效更具危险性。结合齿轮弯曲疲劳折断机理及裂纹扩展过程,系统阐述了齿根裂纹萌生重要影响因素(包括齿根过渡圆角、磨削台阶及残余应力场等)对齿根弯曲疲劳性能的影响;基于残余应力和表面及亚表面组织可控的齿面强化机理,进一步分析了改善齿轮弯曲疲劳性能的表面强化工艺(包括喷丸强化、齿根磨削工艺等)及其研究进展;着重探讨了齿根磨削对齿轮弯曲疲劳性能的影响。为工程实际中优化齿轮设计及制造、改善齿轮弯曲疲劳性能提供理论依据和技术参考。     

有限元法公析齿轮面摩擦力对轮根弯曲应力的影响

在齿轮传动设计中,为了更准确地计算出主动轮的齿根弯曲疲劳应力,考虑了齿轮齿面间的摩擦力并建立了较精确的有限元模型,以主动轮处于齿顶啮合位置时的轮齿为研究对象,利用有限元法分析了齿面摩擦力对齿根弯曲疲劳应力的影响,提出了摩擦力影响因子的影响系数。研究结果表明,齿轮传动设计中。两轮齿齿面间的摩擦力不可忽略。     

减速齿轮传动中主动轮齿根弯曲疲劳的计算

传动齿轮强度理论认为,齿间滑动摩擦对齿轮齿根弯曲疲劳的影响可忽略不计。针对此说法,本文作者对带惰轮的起重减速齿轮传动中主动轮受国情况展开全面的分析研究,推导出包括齿间滑动摩擦力在内的,实际外载荷作用下的主动轮齿根弯曲疲劳应力计算公式。结果表明,齿间摩擦力对含惰轮的减速齿轮传动中主动轮齿根弯曲疲劳强度的影响不可忽视。     

齿根过渡曲线对齿轮弯曲疲劳强度影响的研究

以材料弯曲疲劳特性为基础,利用ANSYS软件采用有限元技术对不同齿根过渡曲线对齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响进行研究,确定不同齿根过渡曲线形状及半径下的齿轮应力、应变,进而确定轮齿危险断面位置,对选择不同齿轮加工方法提供了理论依据.并对更加精确进行弯曲疲劳强度校核,对齿轮传动过程中力学特性进一步深入研究,为齿轮传动的优化设计提供了基础理论.     

基于线性疲劳累积损伤理论的直齿圆锥齿轮传动可靠度计算

线性疲劳累积损伤可靠性理论认为零部件的可靠度取决于抗疲劳损伤强度大于疲劳损伤量的概率,本文将此理论应用于直齿圆锥齿轮传动的可靠性设计,建立单级载荷谱工况下可靠度计算模型,通过分析和计算直齿圆锥齿轮设计算例,结果验证了基于线性疲劳累积损伤理论的可靠度计算模型在直齿圆锥齿轮传动可靠度计算中的可行性与合理性,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。     

温度对齿轮钢16Cr3MiWMoVNbE应变疲劳性能的影响

发动机传动齿轮工作时温度从室温上升到623 K,不同温度下材料的抗疲劳性能不同,因此试验研究了300K、373 K、473 K、573 K和623 K下齿轮钢16Cr3NiWMoVNbE的应变疲劳性能.应用Conffin-Manson应变疲劳寿命预测模型回归分析,分别得到5个温度下材料低周疲劳寿命预测公式.研究了温度对...     

车辆变速箱齿轮弯曲疲劳寿命的估算

针对车辆变速箱齿轮零件的载荷特点，在军车传动系齿轮材料疲劳特性试验研究的基础上，探讨了齿轮弯曲疲劳寿命的估算方法，讨论了不同因素对疲劳寿命的影响。     

考虑粗糙度参数R_a影响的齿根弯曲疲劳寿命计算

表面形貌产生的应力集中效应对齿轮的疲劳寿命有重要影响,表面形貌对齿轮疲劳性能影响的定量分析方法是深入研究齿轮表面完整性及抗疲劳制造的基础性工作。以磨削加工的直齿轮为分析对象,提出一种基于表面形貌影响的齿根弯曲疲劳寿命预估方法。通过有限元分析得到齿根危险区域,采用白光干涉仪对齿根危险区域进行测量,根据测量数据确定表面形貌的统计分布参数和自相关函数。基于表面形貌统计分布参数和自相关函数对表面进行重构,得到有限元计算所需的表面形貌几何样本,用有限元方法分析齿根表面形貌的应力集中效应,基于材料S-N曲线估算齿根弯曲疲劳寿命,给出粗糙度R_a与齿根弯曲疲劳寿命的定量关联规律。     

轿车用薄板焊接结构疲劳性能研究

薄板焊接结构的抗疲劳设计是轿车底盘结构件设计开发中的主要难题,充分理解并掌握薄板焊接结构的疲劳性能是进行焊缝抗疲劳设计的基础。通过一系列的薄板焊接结构疲劳性能试验研究,总结出了焊缝疲劳性能受焊接母材材料强度、母材厚度、焊接制造工艺等因素影响的普遍规律,从而为薄板焊接结构的抗疲劳设计打下了基础。     

基于动力学的兆瓦级风电齿轮增速箱可靠性灵敏度分析

通过失效模式及影响分析确定了风力发电机齿轮传动系统的主要失效零件,建立了基于动力学的齿轮和滚动轴承可靠性评估模型,同时给出了风力发电机齿轮传动系统可靠性评估模型。采用四阶矩法对行星齿轮接触和弯曲疲劳可靠性灵敏度进行了分析,得到齿轮接触疲劳可靠性灵敏度和弯曲疲劳可靠性灵敏度,结合实例进行了计算,分析了行星齿轮参数对可靠性的影响。     

服从正态分布随机载荷作用下齿轮弯曲疲劳试验研究

根据齿轮传动过程中普遍承受的高斯分布载荷谱,编制了试验用随机变幅疲劳载荷谱,在MTS电液伺服疲劳试验机上利用成组试验方法完成了该随机载荷作用下全寿命齿轮弯曲疲劳试验,得到了特定变差系数高斯分布载荷谱下齿轮弯曲强度的R-S-N曲线。试验结果证明,随机变幅疲劳试验得出的轮齿疲劳寿命低于由疲劳载荷上限值取为载荷谱均值的恒载荷疲劳试验得出的疲劳寿命,因此,如果采用后者的试验结果去估算实际服役中的齿轮的弯曲疲劳寿命是非常危险的。对随机载荷下的齿轮设计的疲劳极限的理论值进行了预测,并与试验结果进行了比较。结果表明,理论分析结果与试验结果基本相符。     

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。     

前清洗对洫齿轮热处理畸变的影响

汽车后桥传动齿轮是汽车传动机构的重要部件,而渗碳又是汽车齿轮极其重要的生产工序。汽车齿轮在传动中,除了要求耐压、耐磨、耐冲击、抗塑性变形、抗表面接触疲劳和抗弯曲疲劳之外,对形状及各项尺寸精度也有严格的要求。     

粉末冶金齿轮接触状况研究

粉末冶金齿轮随着粉末冶金技术近年来的不断发展应用越来越广泛,但是由于其材料的孔状结构有可能导致其轮齿相对于传统材料齿轮轮齿具有较大的弯曲变形,从而会影响粉末冶金齿轮的传动效率甚至动力学。以传统齿轮轮齿接触状况为参考,研究了粉末冶金材料的孔状结构对齿轮轮齿接触状况的影响,同时分析了表面致密化粉末冶金材料齿轮的接触疲劳寿命,为粉末冶金齿轮的进一步研究提供参考。     

齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为研究现状

齿轮传动的综合效率直接制约着交通、建筑、风电等领域的发展质量,因此,对齿轮传动功率、负载能力以及预期寿命等的要求在逐步提高;然而,齿轮疲劳失效极大地限制了现代齿轮设备的性能与可靠性。综合论述了齿轮疲劳裂纹萌生与扩展行为现状,对齿轮失效的主要形式和原因进行介绍;归纳了影响齿轮疲劳强度的因素,总结了齿轮裂纹3种类型以及裂纹萌生与扩展的原因和方法;归纳了现有的齿轮疲劳裂纹模拟方法,描述了齿轮疲劳中的微结构力学行为,以提高对齿轮疲劳的特征和机制的理解;分析了在齿轮疲劳试验下的剩余使用寿命,并对如何避免齿轮裂纹产生提出了一些建议。     

抗疲劳制造技术现状与发展趋势

近年来,航空、航天、车辆、铁路交通、风电等领域对机械传动零部件抗疲劳性能要求日益提高,使抗疲劳制造技术成为一个备受关注的研究领域。总结了抗疲劳制造技术的原理、现状与发展趋势。首先,介绍了目前影响疲劳性能的关键因素和提高疲劳性能的途径;其次,对现有的抗疲劳技术进行分类和典型抗疲劳方法进行阐述,并对现有抗疲劳技术的发展趋势和技术进行总结归纳。通过全面评述抗疲劳制造技术的现状和发展趋势,旨在为相关领域的研究者提供参考,促进抗疲劳制造技术的创新与发展。     

基于42CrMo齿轮的弯曲疲劳试验研究

42CrMo属于超高强度钢,其具备较高的强度,材料淬透性能好,淬火后的变形量小,大量地应用于牵引用的大齿轮、承压主轴、连杆等传动件材料,弯曲疲劳试验对齿轮疲劳寿命预测具有重要意义。首先,通过齿轮弯曲疲劳试验,获得了应力比R=0.1时交变载荷作用下的齿轮弯曲疲劳试验数据,得到了齿轮弯曲疲劳强度P-S-N曲线和拟合曲线关系式,以及不同可靠度下齿轮所能承受弯曲的疲劳极限值。随后,采用有限元方法对齿轮弯曲疲劳试验进行了数值模拟,得到了齿轮齿根处的静力学强度和理论计算值对比,分析表明数值模拟所得结果与理论分析结果基本一致,可以作为弯曲疲劳试验疲劳寿命仿真的基础。最后,通过弯曲疲劳寿命试验试验值与数值模拟结果对比,结果表明,疲劳寿命试验值与可靠度在84.1%时数值模拟得到的弯曲疲劳寿命基本一致,验证了数值模拟的准确性,因此能够有效预测42CrMo齿轮的弯曲疲劳寿命。