珠光体和珠光体-铁素体球铁齿轮抗弯曲疲劳能力的研究

本文是珠光体和珠光体-铁素体球墨铸铁齿轮弯曲疲劳极限应力σ_(Flim)测定的试验总结。作者根据13对齿轮的寿命试验结果,用最小二乘法求得疲劳曲线方程为σ_F~(3.23726)N=2.941478×10~(11) 同时求得99％可靠度的疲劳曲线方程为: σ_F~(3.23726)N=8.6050375×10~(10) 据此,确定当循环基数N_0=5×10~6次时,其相应的弯曲疲劳极限应力为: 当可靠度为99％时σ_(Flim)=29.4公斤/毫米~2 σ_(Flim)=20.4公斤/毫米~2 上述数值可供设计齿轮时参考。     

三种贝氏体球铁齿轮抗弯能力的试验研究

本文总结了三种贝氏体球铁齿轮的齿根弯曲疲劳极限应力σ_(F11n)的测定结果。根据齿轮疲劳强度的快速测定方法,采用ISO/TC60424《直齿及斜齿园柱齿轮传动承载能力计算的基本原理》,求得循环基数No=3×10~6时的σ_(F11n)(可靠度为99％)分别为: 作者对测定结果和断口特点进行了初步分析。     

球墨铸铁齿轮的研究现状和应用

本文介绍球铁齿轮的新型材料、热处理方法、破坏机理和承载能力、特点及应用范围。综合整理了目前非常分散的球铁齿轮设计资料,可供设计研究工作者参考。球墨铸铁具有良好的综合机械性能、工艺性能和价格低廉等特点,是一种制造齿轮的优良材料。当前在汽车、拖拉机、农业机械、机床等行业中都有不少应用实例,如汽车后桥中螺旋锥齿轮、拖拉机传动齿轮等。随着球铁生产技术的发展及对球铁齿轮研究的深入,可以予见,八十年代球铁齿轮将会得到更为广泛的应用。与钢质齿轮一样,球铁齿轮亦可分为软齿面及硬齿面两种,它们主要差别在于基体组织及合金化的情况不同。基体组织为珠光体及珠光体——铁素体者为软齿面球铁齿轮;基体组织为贝氏体者多为硬齿面球铁齿轮。以下分别阐述这两种齿轮的研究现状和应用情况。     

贝氏体球墨铸铁齿轮承载能力的研究

本文通过130多对球铁齿轮承载能力的试验研究,证明贝氏体球铁齿轮的强度是所有类型球铁齿轮之冠,具有广阔的发展前途。 作者对具有我国特色的两种球铁——铜钼贝氏体和钒钛贝氏体齿轮,进行了接触疲劳和弯曲疲劳的强度试验研究,得出了各自的S-N曲线及相应的疲劳极限值σ_(11m),从而为设计制造这种齿轮,提供了系统的数据,也可供增补“ISO”“齿轮承载能力计算方法”中球铁齿轮σ_(11m)数据不足的参考。 作者用试验所得的数据,用于有关单位齿轮攻关的实践中,也取得了良好的效果。     

稀土镁球铁齿轮承载能力研究

本课题是原一机部重点科研项目,由北京钢铁学院、北京市机电研究院和郑州机械研究所三单位承担。全课题经过三年多时间的研究于1981年12月通过部级鉴定,并获机械科学研究院科技成果二等奖,一机部1982年科技成果三等奖。 本课题通过大量试验研究,得出国内外各种牌号球铁齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳曲线,以及相应的极限应力σ_(Flim)和σ_(Hlim)值,得到了使用、工艺性能参数以及齿轮合理设     

钒钛球墨铸铁齿轮的弯曲静强度

通过试验,得到具有铁素体和贝氏体双相组织的钒钛球铁齿轮的弯曲静强度计算公式。进一步证明了,轮齿的塑性变形量与齿根应力的关系式。该试验数据,进一步充实和扩展了球铁齿轮的σ_1和k值。     

球墨铸铁接触疲劳试验第一阶段小结

表面剥落是等温贝氏体球铗齿轮失效的主要方式。为提高球铁齿轮的使用寿命,必需研究球铁接触疲劳破坏的规律和寻找提高球铁抗剥落能力的措施。本文是球铁接触疲劳试验第一阶段工作小结。使用ZYS—6型接触疲劳试验机测定了经完全奥氏体化(奥氏体化温度910℃)与部分奥氏体化(奥氏体化温度880℃)等温淬火的普通球铁以及经上述两种奥氏体化温度等温淬火的低硫球铁的接触疲劳曲线和接触疲劳极限;研究了当试验用的工作轮由等温贝氏体球铁改为GCr15钢时,普通球铁接触疲劳极限的变化;研究了等温贝氏体球铁基体组织与接触疲劳极限之间的关系;并用金相法研究了球铁的接触疲劳破坏过程。     

球铁齿轮弯曲静强度的试验研究

为了保证齿轮达到一定程度的传动精度,必须限制轮齿的残余变形量,即轮齿允许的残余交形量取决于传动精度和齿轮的使用条件。通过一系列试验,发现轮齿齿根的静弯曲极限应力值σ_(F11ms)与齿轮残余变形量δ和模数m两者之间的比值(δ/m)有这样的关系:σ_(F11ms)=σ_1(δ/m)~k。其中σ_1是每单位模数产生1μm残余变形量时的齿根应力,σ_1值取决于材料的机械性能。K为指数,其值取决于材料的种类和热处理工艺。本文给出球铁齿轮的σ_1和K值。     

25Cr2MoV离子渗氮齿轮疲劳强度的试验

本文对２５Ｃｒ２ＭｏＶ离子渗氮齿轮所进行的齿面接触疲劳和轮齿弯曲疲劳试验研究，得出了这种齿轮疲劳寿命分布规律和疲劳强度分布规律的结论，并求得这种齿轮的Ｒ－Ｓ－Ｎ线簇方程以及各种可靠度下的齿轮接触疲劳极限应力值和轮齿弯曲疲劳极限应力值。     

含锑、铝、钛铸态球墨铸铁曲轴材料的研究

本文介绍在生产现场条件下,在稀土镁球墨铸铁中添加微量锑、铝、钛元素,通过金相和扫描电镜观察,以及断裂韧性、疲劳强度等机械性能的测试表明,这些微量元素细化了石墨球,稳定了珠光体,明显地提高了综合机械性能(σ_b=70～79kg/mm~2,δ=3—7%,a_k=2—5kg—m/cm~2,HB=230～260,K_(1c)=115kg/mm~(3/2),σ_(-1)=27—28kg/mm~2)。这种材料用于生产曲轴,可省去热处理工序,节约能源,降低成本,提高产品质量。     

圆弧齿轮传动中的动载荷

本文对圆弧齿轮工作中的冲击作了初步分析,得出其动载荷主要是由轴节偏差引起。动载荷~uH的基本计算式是:式中,~uH=u/cosβu=v_o(m_эc)~(1/2),其极限值为:u_max=c 偏差=_αt_gβ_o轴节差值与螺旋角及周节误差有关。冲击速度v_o与傅动参数及偏差有关,当经跑合好时,用作图法求得的数值比渐开线齿轮略小,但当未跑合时,即使△较小v_o也较大。库氏Ⅵ型齿型的刚性为c=3.5×10~5m_n公斤/厘米~2,一般均比渐开线齿轮低。因为它接触线较短因而接触刚性低。     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

圆弧齿线圆柱齿轮接触疲劳强度的试验研究

本文通过八对圆弧齿线圆柱齿轮的运转接触疲劳试验,得到了45钢正火齿轮的接触疲劳极限应力框图,可供圆弧齿线圆柱齿轮传动的接触强度计算参考使用。试验结果表明,该齿轮的齿面承载能力要比斜齿轮高26％左右,其抗点蚀能力也较之为高,且点蚀形貌具有特殊的形状。     

变位齿轮齿形系数的计算

介绍用创成法(包括用齿条刀,螺旋铣刀,磨齿和插齿刀)切削的变位齿轮齿形系数πy_ξ的解析计算法。以刀具角α_a=20°,齿顶高系数f_0=1,径向间隙数c′_0=0.25的标准齿条刀切削的变位齿轮齿形系数为例,对已有的图解数表作了修正,计算出标准齿轮的数表和变位齿轮的图表来供设计使用。此外,还求出危险断面的齿根曲率半径,指出理论应力集中系数α_σ,弯曲应力系数(α_σ/πy_ξ)的重要性和其求法。     

自升式平台齿轮齿条强度有限元分析

基于有限元软件ANSYS建立某自升式平台升降系统齿轮齿条的三维模型,并计算平台在预压状态下齿轮齿条的应力,分析齿轮齿条在不同啮合位置时的Von mises 应力和齿面接触应力的分布情况,并将其与公式计算值进行对比.结果表明:齿轮齿条啮合过程中接触面上应力呈带状分布,最大应力出现在带状区域的两端,带状区域的中部应力相对较小;齿面和齿根是齿轮齿条啮合接触过程中容易失效的部位,升降系统齿面接触应力与齿根弯曲应力偏高,在升降系统的设计中应采取措施降低相应应力或提高材料强度;基于有限元方法的计算结果与公式计算值误差较小,可以作为该齿轮齿条强度分析的依据.     

修形渐开线斜齿轮啮入冲击计算

为更精确计算修形渐开线斜齿轮的啮入冲击力,提出了一种修形渐开线斜齿轮啮入冲击力的计算方法。基于齿面接触仿真,建立了综合考虑齿面修形和负载变形引起的基节差条件下未发生边缘接触时的齿轮副齿面-齿面接触仿真模型,以及发生边缘接触时的齿轮副顶点-齿面接触仿真模型,计算了修形斜齿轮啮入冲击位置随负载在修形齿面齿廓和齿向两个方向上的变化结果,并根据轮齿接触瞬时的能量守恒原则来求解啮入冲击力。基于提出的啮入冲击力计算方法和遗传优化算法建立了齿面修形优化设计模型,结合算例完成了啮入冲击力最小的齿面修形优化设计。研究结果表明:转速和负载对啮入冲击力产生较大的影响,在设定的载荷范围内,修形齿轮副啮入冲击力得到了有效减小;齿轮副边缘接触会导致啮入冲击力迅速增大,修形设计中应避免。     

面齿轮啮合过程中齿面接触分析

根据面齿轮啮合原理,研究面齿轮啮合过程中的齿面接触特性;运用MATLAB软件编制相应的程序仿真出齿数差⊿ =1～3的圆柱齿轮与面齿轮啮合时面齿轮齿面的接触轨迹、接触区域面积及形状,并通过面齿轮齿面接触检测实验验证其正确性.研究结果表明:圆柱齿轮的齿数差对面齿轮传动的齿面接触区域的面积和位置影响不大,而传动比对齿面接触区域的位置影响较大,传动比越大,齿面接触区域越靠近面齿轮轮齿的中部,越有利于提高面齿轮传动的性能.同时实验表明齿面接触面积和形状受制造精度影响,精度越高,齿面接触区域面积和形状越稳定,传动质量越高.因此,大的传动比和高的制造精度对提高面齿轮的传动性能是有益的.     

表面强化钢的条件接触疲劳极限的预测方程

对多种钢经各种表面强化如渗碳、渗氮、碳氮共渗、高频淬火等后,获得不同强化层深度、表面和心部不同硬度以及表面不同残余奥氏体级别的试件,进行快速法测定10~7时的条件接触疲劳极限,将疲劳极限σ_(km)与层深 D、硬度梯度 m,残余奥氏体级别 R 之间关系进行多元回归处理,建立σ_(km)与 D、m、R 之同的关系:σ_(km)=A_0+A_1D+A_2m+A_3R.利用它,只要已知 D、m、R 值,即可预测σ_(km)。     

少齿数齿轮副的有限元分析

结合渐开线斜齿轮和少齿数齿轮设计理论,对少齿数齿轮副各参数进行选取,建立少齿数齿轮副的三维模型,进行少齿数齿轮副的接触有限元分析,得到了少齿数齿轮副传动过程中接触区域和轮齿接触应力。通过对比两种齿面接触强度计算方法,初步验证了以下界点作为齿面接触强度计算点的合理性,为少齿数齿轮副的优化设计和齿面接触强度公式的建立提供参考依据。     

基于有限元的差速器齿轮动态啮合特性分析

针对汽车行驶过程中差速器的2种典型工况,计算某轿车差速器行星齿轮和半轴齿轮的转速和转矩分配.基于有限元动态仿真方法,建立差速器齿轮接触有限元模型,进行动态啮合仿真,研究了齿轮啮合时的应力分布情况.分析了齿轮接触面间的摩擦系数对应力分布的影响,发现随着摩擦系数的增大,齿轮接触应力有所上升.基于名义应力法,以动态啮合时的最大接触应力作为载荷输入,计算齿轮的接触和弯曲疲劳寿命,齿轮的疲劳危险位置发生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根,齿轮寿命符合设计要求.结果表明所开发的结合齿轮动态仿真与疲劳寿命分析方法可以有效地预测差速器齿轮寿命.