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ZY-1型硬齒面雙圓弧齒輪20CrMnMo材料的彎曲疲勞極限應力研究

來源:機械傳動  作者: 張華麗 陳淵 劉世軍 陶冶 張旭東

       引言

    齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動形式之一,應用廣泛[1]。其中,雙圓弧齒輪傳動是近六十年發展起來的一種新型的齒輪傳動,具有廣闊的發展前景。隨著傳動技術的發展,鄭州機械研究所提出了ZY-1型硬齒面雙圓弧齒輪齒型,它主要適用于低速重載齒輪傳動領域。由于齒面硬度提高,而且雙圓弧齒輪就其齒型特點來說具有較高的接觸強度,因此齒輪的抗點蝕和抗膠合能力有明顯的提高。對于ZY-1型硬齒面雙圓弧齒輪傳動的設計來說,獲得其齒根的彎曲疲勞極限具有重要的指導意義[2]。

    獲得齒輪彎曲疲勞極限應力可采用臺架試驗和高頻脈動加載試驗,由于條件所限,我們采用了后一種試驗方法,輔以有限元法求出齒輪的彎曲疲勞極限應力。現以材料為20CrMnMo的ZY-1型硬齒面齒輪為例進行論述。

    1 ZY-1型齒輪單齒彎曲疲勞試驗

    1.1 試驗齒輪

    試驗齒輪的模數m=4,螺旋角β=10°,齒寬b=8mm。齒輪制造工藝路線為:毛坯-鍛造-正火處理-粗車毛坯-探傷、化驗-調質處理-半精車-滾齒-滲碳-車碳層-精車-淬火-刮齒。齒面平均硬度大于59HRC,齒面表面粗Ra=0.8μm~1.6μm。材料化學成份及力學性能均符合GB/T8539常規檢驗的規定。

    1.2 試驗機和試驗夾具

    試驗機是HS-LETRY 100kN微機控制高頻疲勞試驗機,該機加載精度高,試驗數據能準確顯示和記錄,本試驗機加載頻率是f=126~131,應力比R=0.2。試驗夾具如圖1所示,該夾具具有自動加載功能,使載荷沿齒向均勻分布。

    1.3 失效判據[4]

    輪齒齒根出現可見裂紋、載荷或頻率下降5%~10%、沿齒根斷齒

    1.4 試驗方案與數據處理[3]

    1.4.1 試驗方案

    采用單齒脈動加載法。被試齒輪從所有試驗齒輪中隨機抽取,并避免同一應力水平的被試輪齒來自同一齒輪。

    1)在中壽命區,選取2~3級應力水平,采用成組法測定中值疲勞壽命和安全壽命;

    2)在指定循環級數N0=3×106下,采用升降法測定條件疲勞極限。

    數坐標中呈直線,即符合式(2)。

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標簽:責任編輯:admin  時間:2019-03-07  點擊:

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