离子渗氮齿轮的弯曲疲劳强度

对40CrNiMo 钢和42CrMo 钢离子渗氮齿轮进行了系统的弯曲疲劳强度试验,得出了可供齿轮设计采用的弯曲疲劳极限,并对离子渗氮齿轮的弯曲疲劳断口特征进行了描述。     

A35CrNiMo感应淬火齿轮弯曲疲劳强度试验

为解决某大型升船机用大模数齿条新材料-A35CrNiMo感应淬火弯曲疲劳特性基础数据缺乏,准确预测和评估该大型装备的寿命和可靠性问题,采用成组与爬山试验相结合的方法,对该种材料齿轮弯曲疲劳特性开展了试验研究,采用LABVIEW软件对试验数据进行处理,得到了齿轮的疲劳极限应力、弯曲疲劳寿命分布和不同可靠度下的P-S-N曲线,为该材料齿轮齿条可靠性、安全性设计提供了基础数据。     

风电齿轮箱行星齿轮用连铸坯的试验研究

为了验证合金钢连铸坯作为兆瓦级风电齿轮箱行星齿轮原材料是否能满足设计要求,在控制合金钢连铸坯冶金质量的前提下,进行试验研究.具体试验包括旋转弯曲疲劳试验、齿根弯曲疲劳试验、齿面接触疲劳试验等.最终得到的试验数据表明,对于内孔不小于300 mm的行星齿轮而言,使用合金钢连铸坯作为原材料,能够满足设计要求.     

不同精加工齿面的电子束处理齿轮弯曲疲劳性能

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对不同工艺齿面下齿轮进行强流脉冲电子束强化处理,实验研究其弯曲疲劳性能,并对齿轮电子束处理前后的齿面硬度、表面粗糙度、齿根表面形貌及组织和表面应力进行对比,分析不同工艺齿面下电子束处理对齿轮弯曲疲劳性能的影响。实验结果证明,在恒幅载荷条件下,未磨削齿轮在经电子束处理后在可靠度50%下弯曲疲劳极限降低了14%,磨削齿轮经电子束处理后弯曲疲劳极限提高了6.1%。齿轮的表面工艺对弯曲疲劳强度影响较大,经过磨削工艺,原始齿轮和电子束处理的齿轮强度分别增加了52.2%和88.2%。
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渗碳及渗碳喷丸齿轮轮齿弯曲疲劳极限的定量分析

跳出学科分工的局限性,对以齿轮为例的表面强化零件的表象疲劳极限进行综合分析。采用20CrMnTi钢制备三点弯曲小试样及齿轮试样。试样都经过同样的渗碳(并淬火及低温回火)处理,其中一半试样再经过表面喷丸强化。为了对比,还有一组小试样经过伪渗碳处理。测定了小试样表面层的残余压应力场。利用升降法确定了5×106周、应力比0.05条件下小试样和齿轮试样轮齿的弯曲疲劳极限载荷,并对各组试验中疲劳寿命最长的断口进行分析。建立有限元模型,并利用ANSYS软件计算齿轮根部的应力场。利用“疲劳源形成和疲劳极限的微细观过程理论”及“表面和内部疲劳极限”的概念对试验结果进行定量分析,并探讨根据小试样疲劳极限确定复杂零件(如齿轮)疲劳极限载荷的方法,以及表面强化工艺优化的问题。     

18CrNiMo7-6和20CrMnTi材料齿根弯曲疲劳寿命对比

对比了齿轮钢材料18CrNiMo7-6与20CrMnTi的齿根弯曲疲劳寿命。基于这两种材料的疲劳特性,采用SolidWorks中的GearTrax插件建立齿轮模型,并通过Workbench对齿轮的轮齿进行静力学分析;将静力学分析结果导入疲劳分析软件FE-SAFE中,结合载荷谱信息对两种材料齿轮进行疲劳寿命计算,得到齿轮的寿命云图并进行了仿真分析比较;通过试验验证了该仿真方法的可行性。结果表明,在相同的载荷条件下,18CrNiMo7-6齿轮的疲劳寿命大于20CrMnTi齿轮的疲劳寿命,与试验结果较为接近。该分析结果对工程实践具有一定的指导作用。     

客运机车轻量化齿轮箱研发

介绍了一种自主研发且适用于时速200 km/h客运机车的齿轮箱。通过齿轮CAD及有限元分析分别对于齿轮及箱体进行了分析,确认其具有较高的可靠性。齿轮齿坯由经过电渣重熔的18CrNiMo7-6合金钢锻造而成,在齿轮的成型过程中加入了渗碳淬火、喷丸及修形等工艺,以保证啮合过程中的可靠性及平顺性。箱体采用铝合金替代传统的球墨铸铁铸造而成,不仅达到轻量化设计的要求,而且有助于齿轮箱的散热。在型式试验过程中,齿轮箱运行平稳,轴承温升符合要求。     

18CrNiMo7-6高铁齿轮钢的疲劳极限评定

在不同最大循环应力(600～880 MPa)和应力比0.1下对18CrNiMo7-6高铁齿轮钢进行棘轮试验和疲劳试验，先通过对稳定阶段的棘轮应变差值和温升与最大循环应力进行拟合来预测疲劳极限，然后再基于由棘轮应变差值和温升计算的断裂疲劳熵来预测疲劳极限，并将不同方法的预测结果与试验结果进行对比。结果表明：由稳定阶段的棘轮应变差值和温升与最大循环应力的线性拟合得到的疲劳极限分别为664.9,681.4 MPa,与由疲劳试验得到的疲劳极限(689.0 MPa)的相对误差分别为1.11%,3.50%,说明用这2种方法预测疲劳极限的精度较高；当最大循环应力为673.2 MPa时，断裂疲劳熵值由0.1 MJ·m^-3·K^-1以下突变增至0.46 MJ·m^-3·K^-1,由此预测得到的疲劳极限为673.2 MPa,与疲劳试验结果的相对误差为2.3%,预测精度较高。     

齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势

齿轮弯曲疲劳性能是现代齿轮传动的关键设计指标,也是影响高端齿轮装备服役性能和可靠性的关键因素。尽管齿轮弯曲疲劳研究取得显著进展,但由于基础数据建设、抗疲劳制造、主动设计方法等方面与国外先进水平存在差距,限制了我国高性能齿轮传动产品性能。结合文献调研、行业交流与课题研究经验,详述了齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势,重点介绍了齿轮弯曲疲劳的失效机理、理论分析、试验技术、承载能力、影响因素等内容,归纳了提升齿轮弯曲疲劳性能的有效措施,期望推动我国齿轮抗疲劳技术的发展与应用。     

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。     

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.     

硬齿面齿轮弯曲疲劳极限试验分析

通过试验得出试验齿轮的弯曲疲劳极限是一种确定齿轮极限应力的可靠方法,采用Locati疲劳极限快速测定法,对相同参数的硬齿面齿轮试件分别做了脉动加载弯曲疲劳试验和负荷运转试验,应用MATLAB对实验数据进行了分析,绘制了两种试验方法下的损伤积累模拟曲线,并对结果进行了分析。     

25Cr2Ni4WA合金钢渗碳淬火齿轮的弯曲疲劳试验分析

采用双齿弯曲脉动加载试验法,进行了25Cr2Ni4WA齿轮弯曲疲劳强度试验.根据试验所得数据,按统计学原理,拟合出S-N曲线,并获得不同置信度、可靠度下的弯曲疲劳极限应力值;能为该材料齿轮的弯曲疲劳可靠性设计提供了实践基础数据.     

振动光饰齿轮接触疲劳寿命对比试验研究

为了分析探究振动光饰工艺对齿轮接触疲劳特性的影响,利用两对设计参数相同的齿轮:一对是经过振动光饰处理过的,另一对没有进行振动光饰处理,先用粗糙度测定仪分别测出其粗糙度,之后采用两种方案进行齿轮疲劳特性对比试验:①采用罗卡提疲劳极限快速测定法;②恒定载荷工况下测定法。安装齿轮时使用错齿啮合的方法,之后在机械封闭流齿轮实验台上进行齿轮运转试验,得到了不同方案下齿轮的接触疲劳极限。通过对比试验结果得出:振动光饰技术改善了齿面光洁度,降低了齿轮表面粗糙度,有效地提高了齿轮疲劳强度,显著延长了齿轮的疲劳寿命。     

喷丸强化件表象疲劳极限优化研究

测定了经不同规范喷丸40Cr钢试样的三点弯曲表象疲劳极限；研究了喷丸后精磨的影响；结合试样表面残余应力场分布及疲劳源所在的位置，分析了其变化规律及机理；探讨了喷丸工艺的优化问题，提出了喷丸残余应力场深度应为奥氏体晶粒平均直径10～15倍的喷丸工艺优化准则；并指出，对重要零件，应在喷丸后进行表面磨削。还提出了应根据材料内部／表面疲劳极限的概念来计算优化喷丸表象疲劳极限的方法。     

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。     

18CrNiMo7-6齿轮—4106航空润滑油摩擦学系统胶合试验与数据管理

针对常规浸油润滑齿轮胶合试验不能真实反映齿轮喷油润滑实际运行环境的问题，参考FZG A/8.3/90齿轮胶合承载能力试验方法，使用喷油润滑齿轮疲劳试验台，开展了4106航空润滑油喷油润滑条件下的18CrNiMo7-6渗碳钢制齿轮在磨削和喷丸工艺下的胶合性能试验；并基于两参数威布尔分布理论，实现了不同可靠度下的齿轮胶合性能评价。进一步，基于Python语言和轻量化数据库SQLite开发了齿轮胶合试验数据管理系统，以实现胶合试验数据的有效管理和高效利用。研究表明，同样工况和工艺条件下，齿轮胶合失效的临界FZG载荷级存在2～3级的分散性；基于GB/Z 6413.1—2003闪温法发现，在4106航空润滑油喷油润滑条件下，对于50%、90%、99%可靠度，喷丸工艺状态的齿轮胶合温度分别为212.55℃、183.22℃、152.24℃，相比磨削工艺状态分别提升了1.51%、7.31%、14.99%；开发的数据管理系统实现了胶合试验数据流程管理，通过系统中的两参数威布尔分布拟合功能，可获取不同可靠度下齿轮胶合温度，为评估齿轮胶合承载能力提供了高效工具。     

升降法测定齿轮的弯曲疲劳极限

齿轮弯曲疲劳强度是衡量齿轮性能的重要指标,开展齿轮试验是获得齿轮弯曲强度的有效方法。针对20Cr Mo H渗碳齿轮,采用升降法开展单齿弯曲疲劳强度试验研究,基于脉动加载法和成组试验方案,在电磁谐振疲劳试验机上对齿轮轮齿进行了5个应力级的疲劳强度试验;依据平截面和折截面两种方法计算轮齿齿根应力,分析得到了该齿轮的弯曲疲劳极限;结合轮齿裂纹位置和断口形貌,分析了形成原因,结果表明,折截面法确定的危险截面位置更加符合实际,为进一步研究齿轮的弯曲疲劳强度提供了基本思路。     

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。     

35CrNiMo感应淬火齿轮接触疲劳强度试验

限于大模数齿条新材料35Cr Ni Mo弯曲接触疲劳基础数据的空白,采用成组与爬山试验方法,获得了三峡升船机大模数齿条新材料35Cr Ni Mo感应淬火齿轮接触疲劳极限,基于labview软件的数据处理方法,得到了齿轮的疲劳极限应力、接触疲劳寿命分布和不同可靠度下的R-S-N曲线族,为该材料齿轮齿条可靠性设计提供了基础数据。