结构强度对低载强化特性影响的初步研究

为了研究结构强度对低载强化特性的影响，对未经过工艺强化的低强度前轴和经过工艺强化的高强度齿轮分别进行了低载强化试验。通过对试验数据的处理，得到了两种结构弯曲疲劳强度的S-N曲线、弯曲疲劳强度和疲劳寿命与强化载荷、强化次数之间的数学关系，以及经过低载强化后弯曲疲劳强度和疲劳寿命提高的最大幅度。随着结构强度的提高，弯曲疲劳强度的提高幅度呈下降趋势，但疲劳寿命的提高幅度呈上升趋势。从宏观和微观上初步分析了结构强度对低载强化特性影响的原因。     

低载强化后汽车结构件疲劳裂纹扩展速度研究

为了从微观上揭示汽车结构件经过低载强化后疲劳强度和疲劳寿命提高的原因和机理,本文利用扫描电镜,对某汽车前轴低载强化前后试样断口的疲劳裂纹扩展速度进行了对比研究。研究结果表明,经过低载强化后的汽车结构件断口试样,其贝纹线的增长趋势减弱,疲劳辉度间距变小。这些微观变化有效地延缓了疲劳裂纹萌生,降低了疲劳裂纹扩展速率,使汽车结构件的疲劳强度和疲劳寿命都得到提高。     

汽车结构件低载强化后的疲劳断口特性

利用扫描电镜对某汽车前轴低载强化后的材料断口特性进行了研究,力图从微观上揭示低载强化的成因和机理。结果表明：适当的强化载荷使组织变得密实、均匀,断口的孔洞数量、直径以及二次裂纹明显减少,低载强化有效地延缓了疲劳裂纹萌生,降低了疲劳裂纹扩展速率,使疲劳强度和疲劳寿命都得到提高。     

轿车变速箱齿轮磨合次数对疲劳寿命影响的试验研究

为了使相同尺寸规格的变速箱满足不同型号车辆对变速箱强度的不同要求，也为了合理设置变速箱齿轮的磨合次数，以达到最佳强化效果，对某型轿车变速齿轮的磨合次数进行初步研究。在试验的基础上，给出该变速箱齿轮低载强化的最佳磨合次数，并总结出该齿轮在交变载荷下不同磨合次数的疲劳寿命增长规律。有助于提高轿车变速箱齿轮的疲劳寿命，也为进一步制定轿车变速箱齿轮的磨合规范提供技术依据。     

汽车变速箱齿轮疲劳裂纹萌生区域预测

以国产某轿车变速箱齿轮为例,对表面强化后齿根附近沿深度的残余应力和硬度的分布预测疲劳强度分布和疲劳裂纹萌生区域进行了详细的研究.变速箱齿轮经过表面强化后,通过齿根附近沿深度的残余应力、硬度分布以及强度和硬度之间的转换关系,得到了齿根附近沿深度的弯曲疲劳极限分布,齿根次表面下0.25mm～0.45mm之间的区域是疲劳危险区,疲劳裂纹萌生从此区域开始,并得到了微观的初步验证,为进一步研究齿轮弯曲疲劳断裂机制和齿轮表面强化工艺提供了理论参考依据.     

机床齿轮低载强化试验数据处理——基于Tablecurve3d软件的试验数据处理（三维曲面方程拟合）

在高强度机床齿轮低载强化试验结果的基础上,通过数值插值方法,补充了试验数据,得到强化载荷与强化后疲劳寿命之间、强化次数与强化后的疲劳寿命之间的数学关系,然后根据这两个二维关系式,通过数学插值,得到低载强化空间曲面的离散点三维坐标,再根据这些数据点,用Tablecurve3d软件拟合得到低幅交变载荷作用下的三维强化曲面方程。     

圆柱齿轮低载强化试验研究

采用实物物理试验的方法,研究了某轿车倒挡圆柱齿轮在低幅载荷作用下轮齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命的强化特性,证实了低幅应力内存在一个强化载荷区域和最佳强化次数。经过低幅载荷强化,该齿轮轮齿的弯曲疲劳强度提高了3.97%,弯曲疲劳寿命提高了109%。在试验结果的基础上,得到了该齿轮轮齿弯曲疲劳强度、弯曲疲劳寿命随低载强化次数和强化载荷变化的函数关系。     

工艺强化后传动系齿轮疲劳寿命增长潜力的研究

为了探索工艺强化后齿轮疲劳寿命的增长潜力,采用轿车齿轮实物物理试验的方法,比较系统地研究某轿车齿轮在低幅载荷作用下结构疲劳寿命的改变,证实低幅应力区内存在一个强化载荷区。用强化载荷区内的不同载荷对齿轮进行预锻炼,齿轮的疲劳寿命会有不同程度的提高,最高可使疲劳寿命提高一倍。在试验结果的基础上,通过数值插值,进一步反映出强化后齿轮疲劳寿命的变化趋势,为摸索利用磨合工序提高齿轮的疲劳寿命提供技术依据。     

数控车床主轴低载强化试验数据处理

在高强度数控车床主轴低载强化试验结果的基础上,通过数值插值方法,补充了试验数据,得到强化载荷与强化后疲劳寿命之间、强化次数与强化后的疲劳寿命之间的数学关系,然后根据这两个二维关系式,通过数学插值,得到低载强化空间曲面的离散点三维坐标,再根据这些数据点,用Tablecurve3d软件拟合得到低幅交变载荷作用下的三维强化曲面方程。     

轿车变速箱齿轮磨合规范的初步研究

根据国产某变速箱倒挡圆柱齿轮低载强化的试验结果，制定了对变速器具有强化效果的新磨合规范，并在新磨合规范下进行了试验研究。试验结果表明，在不改变磨合时间和转速的新磨合规范中，可将具有强化作用的载荷作为磨合载荷。磨合后，变速箱的平均疲劳寿命比原规范下的平均疲劳寿命提高近40%。     

Low cycle fatigue and strengthening mechanism of cold extruded large diameter internal thread of Q460 steel

large diameter internal thread of high-strength steel(LDITHSS) manufactured by traditional methods always has the problems of low accuracy and short life. Compared with traditional methods, the cold extrusion process is an effective means to realize higher accuracy and longer life. The low-cycle fatigue properties of LDITHSS are obtained by experiments, and the initiation and propagation of fatigue cracks are observed by scanning electron microscope(SEM). Based on the mechanical properties, surface microstructure and residual stress, the strengthening mechanism of cold extruded large diameter internal thread(LDIT) is discussed. The results show that new grains or sub-grains can be formed on the surface of LDIT due to grain segmentation and grain refinement during cold extrusion. The fibrous structures appear as elongated and streamlined along the normal direction of the tooth surface which leads to residual compressive stress on the extruded surface. The maximum tension stress of LDIT after cold extrusion is found to be 192.55 k N. Under low stress cycling, the yield stress on thread increases, the propagation rate of crack reduces, the fatigue life is thus improved significantly with decreasing surface grain diameter and the average fatigue life increases to 45.539×10~3 cycle when the maximum applied load decreases to 120 k N. The low cycle fatigue and strengthening mechanism of cold extruded LDIT revealed by this research has significant importance to promote application of internal thread by cold extrusion processing.     

考虑小载荷强化的汽车构件疲劳累积损伤试验研究

给出了材料和结构在累积损伤的同时还具有强化作用的S—N曲线方程，并建立了程序载荷谱下产生损伤的同时还具有强化作用的疲劳累计损伤模型。为了检验所建立模型的正确性和准确性，以某汽车前梁和车架为例，设计了两种不同载荷组合，进行了两级循环载荷疲劳试验。试验结果和所建模型估算结果表明，该模型不但能够估算疲劳极限以下载荷的强化和损伤，还能估算疲劳极限以上载荷的强化和损伤。     

齿轮弯曲疲劳寿命及可靠性分析研究

齿轮是传动系统中的关键部件,对其疲劳寿命及可靠性研究非常重要.采用了名义载荷法完成齿轮疲劳寿命的估算并对其可靠性进行研究.将齿轮材料属性定义为结构钢,给定齿轮工作载荷谱,并基于疲劳损伤理论Miner,完成时齿轮疲劳寿命的研究.     

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。     

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。