航空齿轮主轴式滚磨光整表面完整性试验研究

采用主轴式滚磨光整工艺对14CrMnSiNi2MoA航空圆柱直齿轮进行光整加工试验,对航空齿轮滚磨光整前后的表面形貌、残余应力、显微硬度、微观组织等进行了系统研究。结果表明,对磨削后的航空齿轮进行滚磨光整,可以显著改善齿轮表面完整性;滚磨后齿面粗糙度可以降低到0.2μm以下,齿面平均残余压应力可以提高约45%,提高了齿面硬度;滚磨前后齿面粗糙度与残余应力分布表明,主轴式滚磨齿面残余压应力增加量和粗糙度降低量呈现为从齿根往齿顶逐渐升高。试验结果为齿轮滚磨光整工艺参数制定提供了理论依据。     

滚磨光整技术在大型齿轮加工中的应用

以风电齿轮轴为研究对象,采用卧式滚磨光整设备进行光整加工试验。试验结果表明,光整加工后,零件表面的沟壑状纹理有所改善,表面粗糙度提升了1～1.5个等级,不会对齿轮精度造成影响,齿面压应力值有大幅度提升,进而提高了零件的疲劳强度和疲劳寿命,可为滚磨光整加工技术在大型齿轮加工中的应用提供依据。     

齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动影响的研究

为探讨齿面微观几何形貌对齿轮啮合振动特性的影响,基于真实齿面的统计特性,借助分形几何理论以及Herz公式,建立了基于真实齿面微观几何形貌的法向接触阻尼的近似数学模型。在此基础上,对比磨削加工和电化学光整加工所得齿面微观几何轮廓的分形参数,分析了加工方法对齿面法向接触阻尼特性的影响,并进一步研究了齿面法向接触阻尼对齿轮啮合振动特性的影响。结果表明:齿面微观几何形貌影响齿轮的啮合振动;加工方法影响齿面法向接触阻尼的变化率;与磨削加工相比,电化学光整加工齿面的法向接触阻尼更大,可减小齿轮啮合振动,有助于提高振动的稳定性。     

汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究

在齿面制备减摩涂层可以有效地改善接触条件,提高齿轮疲劳寿命。文中主要研究减摩涂层对齿轮接触强度的影响规律。首先,在SRV标准试件表面制备涂层,通过摩擦磨损试验获得涂层试件间摩擦因数变化曲线;其次,对无涂层和有涂层的汽车自动变速器齿轮进行疲劳耐久试验,通过测量得到试验后齿轮的表面形貌特征;最后,根据齿轮非线性弹塑性接触理论,建立粗糙表面的齿轮接触强度分析模型,得出减摩涂层在提高齿轮接触疲劳强度中的作用。研究结果表明,磷酸锰转化涂层通过降低齿轮接触应力从而可以提高齿轮的疲劳耐久寿命;齿轮最大接触应力随粗糙度呈现先降低后升高的趋势。为涂层齿轮强度设计提供理论指导。     

考虑表面粗糙度的面齿轮齿面接触应力分析

根据齿轮啮合原理,得出了面齿轮的齿面方程,求得面齿轮齿面曲率。结合赫兹接触理论,推导了点接触面齿轮传动接触点的接触应力及应力沿齿面的分布规律,从齿根到齿顶,齿面接触应力先增大后减小,在靠近齿面中点处达到最大值。由粗糙表面接触理论,分析了面齿轮齿面微观弹塑性变形时的接触面积,并得到粗糙齿面接触时面齿轮齿面接触应力及其分布。对比分析了几种不同粗糙度条件下面齿轮齿面接触应力的变化规律,结果表明:齿面接触应力随表面粗糙度的增大而增大,与齿根处相比,齿顶接触应力受表面粗糙度影响更大。文中的分析可为面齿轮磨损及润滑机理的研究提供依据。     

主轴摆动复合滚磨光整加工齿轮理论分析及实验研究

提出了一种主轴摆动复合滚磨光整加工齿轮的新方法。建立切削速度与切削角的计算模型,利用Matlab软件分析各参数对切削速度和切削角的影响,理论验证了主轴摆动复合滚磨光整加工的可行性。开发了参数可调的实验装置,加工实验表明,齿面表面粗糙度Ra从0. 8μm左右降到0. 3μm左右,表面刀痕去除且表面纹理一致。结果表明,该方法能够有效地提高齿轮的表面质量,使得齿轮获得均匀性表面。     

面向降噪的蜗杆砂轮磨削齿面纹理改善方法

蜗杆砂轮磨是广泛应用于中小模数齿轮的批量精加工方法,但在实际加工过程中,蜗杆砂轮磨齿易在齿向形成规则的平行齿面纹理,从而增大了齿轮的啮合噪声。分析磨削过程中蜗杆砂轮与齿轮的接触特性,建立了啮合方程和接触点方程,阐述了接触迹构成整个齿面的机理;分析蜗杆砂轮磨齿的磨削特性,建立瞬时接触点的磨削速度和形状模型,计算磨粒在齿面上的磨削路径,分析磨削特性对齿面微观几何结构的影响,得到齿面的整体纹理模型;结合齿面纹理与噪声激励的关系,分析出齿面规则纹理对齿轮噪声的影响机理,提出按照正弦函数变化的冲程变速蜗杆砂轮磨齿加工方法;进行了蜗杆砂轮磨削常规加工与变冲程速度加工的对比试验,结果表明,该方法加工的齿面接触点位置具有一定的随机性,形成不规则的齿面纹理,不同转速下齿轮啮合噪声声压级总值减小约3.5 dB,已经达到改善齿面纹理的效果。     

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。     

基于真实粗糙齿面的齿轮传动接触应力分析

现行齿轮传动接触疲劳强度的设计基础是仅适用于一对光滑表面之间干接触的赫兹理论,这显然与齿轮传动实际状况有一定差异。为获得齿轮传动实际状况的齿面压力分布、油膜厚度及轮齿接触区次表面的应力分布,基于实测所得的表面粗糙度数据,采用有限元法对重载齿轮传动进行混合弹流润滑数值分析。结果表明:粗糙齿面接触时的齿面压力分布及轮齿接触区次表面应力分布均明显相异于赫兹分布或基于光滑齿面全膜弹流润滑计算所得的相应分布;齿面粗糙峰谷的存在会使齿面接触应力比赫兹接触应力增大25%左右,且齿面平均油膜厚度的最小值及接触应力的最大值均发生在啮入点而非节点。因此,现行的以赫兹应力为基础、以节点参数为依据进行齿轮传动接触强度设计的做法有失科学性和安全性。     

基于分形理论的变齿厚齿轮接触应力分析

为了更准确地反应变齿厚齿轮齿面真实接触应力,构建了变齿厚齿轮的齿面接触系数,并对其合理性进行了验证。基于分形接触理论和Hertz接触理论建立了综合考虑齿轮齿面粗糙形貌、接触点弹性变形、材料特性等参数的变齿厚齿轮接触模型,计算变齿厚齿轮的接触强度,并与有限元计算结果进行比较,验证了方法的有效性。通过分形理论得出齿轮啮合时载荷与面积的关系,并对4个基本参数进行仿真,分析分形接触模型的效果。结果表明,通过数值模拟和分析实际接触面积与载荷的关系图,验证了分形接触模型的准确性。基于有限元理论、Hertz接触理论和分形理论,对变齿厚齿轮的齿面接触强度进行了比较和分析,验证了分形接触模型计算变齿厚齿轮接触应力的正确性,该模型的建立为变齿厚齿轮的设计与强度校核提供了一定的理论依据。