铝合金圆柱直齿齿轮精锻成形试验研究

为优化圆柱直齿齿轮的精锻工艺,用挤压成形工艺、浮动凹模及分流原理挤压成形圆柱直齿齿轮零件,并比较成形零件齿形的饱满程度,对实现圆柱直齿齿轮的精密模锻生产有一定的指导作用。     

一种中间轴类零件喷丸工艺开发

喷丸工艺是零件常用的表面强化手段,也是非常重要的零件加工工艺,其原理是利用高速飞行的弹丸流撞击金属材料表面,产生不均匀的塑性变形,并且引入残余压应力场,从而提升表面的强度与零件的疲劳寿命。本文开发一种特殊中间轴在进口喷丸设备的喷丸工艺,可以使最终零件满足标准要求的覆盖率、粗糙度和喷丸强度。     

斜齿齿轮泵卸荷槽与齿斜角的计算

一困油容积的计算齿轮泵按齿形分类,可分为直齿齿轮泵,斜齿齿轮泵,人字齿齿轮泵及特殊齿形齿轮泵等。同直齿齿轮泵相比,由于斜齿齿轮泵输出流量均匀,压力波动小,因此在许多液压设备中也有不少应用。象直齿齿轮泵一样,斜齿齿轮泵的重叠系数ε通常大于1(ε>1),因此在其相啮合的两齿之间所封闭的容积部分,会产生困油现象(图1)。在啮合过程中,该容积首先逐渐减小(受压缩),而后又逐渐增大(膨胀)。困油容积的压缩量ΔV_1和膨胀量ΔV_2分别按下式计算:     

微小弧度壁板零件喷丸工艺研究

以微小弧度壁板零件为研究对象,提出喷丸强化和喷丸成形同时进行的方法,解决了先喷丸成形后喷丸强化导致零件产生变形、先喷丸强化后喷丸成形导致成形困难的问题。所采用的喷丸工艺方法,适用于有喷丸强化要求并需要成形出微小弧度的壁板零件。     

双联斜齿泵流量脉动特性分析

斜齿齿轮泵在保持直齿齿轮泵优点的基础上降低了压力脉动和躁声,但流量脉动方面的性能没有得到明显改善.对双斜齿轮泵的流量脉动特性进行了分析与研究,结果表明:在满足一定参数关系和装配关系的条件下,双斜齿轮泵能有效改善瞬间排量和流量脉动,其性能更优.     

典型框类零件的喷丸强化工艺优化

为解决长期以来框类零件喷丸强化要求高、加工方法困难的问题，针对典型框类零件制定了新的喷丸强化加工方法。通过分析零件数模，将零件数模各部分外表面按类型进行编号并量化，不同类型的表面按照不同的角度、喷打次数进行喷丸；之后设计喷嘴进给路径，并结合局部表面保护，对设备、夹具和辅助工具和工艺辅料进行选择，结合加工程序，设计零件保护方案。通过工艺优化，零件全部表面均能满足在适合的角度下进行喷丸，表面覆盖率100%满足图纸要求，同时大幅度提高生产效率，为后续该类零件甚至类似零件的生产加工提供了可行且有效的参照。     

金属零件表面改性的喷丸强化技术

传统的机械喷丸工艺在工业界已经得到广泛的应用。随着激光技术的发展,出现了一种新的加工工艺——激光喷丸。它们都能改善金属零件表面的机械性能,尤其是在表面产生压缩应力,使零件的抗应力腐蚀等能力大为提高,从而延长零件的疲劳寿命。由于激光喷丸具有形成的残余压应力比机械喷丸深等优势,因而强化效果更佳。     

基于RBF人工神经网络的喷丸成形工艺参数预测方法

提出一种采用RBF（Radial Basis Function,径向基函数）人工神经网络方法近似建立薄壁金属零件喷丸变形效果与喷丸工艺参数之间的非线性不可逆关系,以预测喷丸成形所需工艺参数。根据成形试验中喷丸成形工艺参数影响喷丸成形效果的规律性分析,建立了预测喷丸成形工艺参数的RBF人工神经网络模型。选取一定的喷丸成形试验数据为样本,利用交替梯度算法对所建立的网络进行训练。利用训练后的RBF网络对试验数据进行预测,预测结果数据与实际数据之间的最大误差为4．36％,能够有效预测所需的成形工艺参数。通过与BP网络进行比较表明：基于RBF人工神经网络的喷丸成形工艺参数预测方法训练时间短、预测精度高、稳定性好。     

中小型线切割机加工大型回转体零件的方法

在电火花线切割加工零件的过程中 ,常常会遇到零件的整体尺寸大于机床工作行程的情况 ,如何利用现有机床完成加工任务是一个很具体的难题 ,现以加工一较大的链齿齿轮为例说明加工的方法。零件的具体结构尺寸如图 1所示。　　　　　 图 1　链齿齿轮产品简图链齿齿轮除齿形外都已加工完成 ,在线切割加工前毛坯外径为 711ｍｍ ,对于现有ＤＫ776 3Ｚ电火花线切割机来讲 ,其Ｘ轴行程为 6 30ｍｍ、Ｙ轴为80 0ｍｍ、最大切割厚度为 4 0 0ｍｍ ,若一次装夹是无法将工件完整地切割出来的 ,因此只能采用二次装夹法或利用精密回转分度工作台 (型号为Ｔ…     

TC4钛合金摇臂表面完整性研究

本研究采用航空发动机TC4摇臂件为研究对象,对其开展振动光饰和喷丸强化,研究对比了零件的表面毛刺、刀痕波纹、棱角倒圆、表面粗糙度、表面残余压应力水平的变化,分析了两种不同工艺对零件表面完整性的影响。结果表明:喷丸强化和振动光饰均能提高零件的表面残余压应力,且效果显著;振动光饰能有效降低零件的表面粗糙度,提高表面光度,但功效与工艺中的磨粒大小、形状和时间有关;合理的喷丸强化和振动光饰对提高零件的表面完整性有明显作用。     

齿轮齿面喷丸强化研究现状与展望

疲劳与磨损是齿轮啮合过程中齿面的主要失效形式,严重影响齿轮的综合使用性能。喷丸强化工艺能够有效提高齿面抗疲劳和耐磨损性能,是一种重要的齿轮齿面强化方法。通过国内外文献分析可知:喷丸强化主要存在应力强化和组织强化两种强化机制。喷丸工艺参数对齿轮表面完整性影响的主要规律包括:残余压应力大小与工件硬度、强度成正比,而工件材料硬度越高,冷作硬化效果越弱;齿面粗糙度随覆盖率适当地增加而减小,随喷丸强度的提高而增大;喷丸强度、覆盖率、弹丸直径等喷丸工艺参数决定了残余奥氏体的转化量等。同时,国内外在喷丸强化工艺对齿轮接触疲劳性能、传动性能、磨削烧伤作用机理方面开展了大量研究,主要结论如下:残余压应力、硬度、晶粒细化程度的增加是齿轮接触疲劳性能提升和磨削烧伤修复的主要原因,喷丸引起的齿面粗糙度升高制约了齿轮使用性能的提升,可通过齿面抛光等精加工工艺来改善。此外,介绍了微粒喷丸、二次喷丸、振动喷丸等新型喷丸强化方法,从表面性能、环保、工程应用、疲劳性能等方面,客观评价了新型喷丸强化方法的优点与不足。最后,对齿轮齿面喷丸强化工艺进行总结,并对其发展趋势进行了展望。     

Gear tooth stiffness reduction measurement using modal analysis and its use in wear fault severity assessment of spur gears

Due to excessive service load, inappropriate operating conditions or simply end of life fatigue, damage can occur in gears. When a fault, either distributed or localised, is incurred by gears, the stiffness and consequently vibration characteristics of the damaged tooth will change. A possible non-destructive technique for damage detection and severity assessment can be derived from vibration analysis. This paper presents the use of vibration analysis in the detection, quantification, and advancement monitoring of damage incurred by spur gear teeth. The stiffness of a single spur gear tooth is analysed theoretically, and due to the difficulties in measuring the gear tooth stiffness, an experimental procedure based on the modal analysis is developed to assess the severity of the gear tooth damage. A pair of spur gears was tested under accelerated wear conditions, and conventional time and frequency domain techniques are applied to the gear vibrations to indicate the presence and progression of the wear. The developed modal stiffness assessment technique is then used to quantify the resulting wear damage to the spur gear teeth.     

喷丸强化齿轮残余应力的实验研究

喷丸能有效增加轮齿表面层的残余压应力,提高齿轮接触疲劳强度.本文通过X射线残余应力测试法,针对齿轮在喷丸前后和服役过程中轮齿表面层的残余应力变化进行实验研究,尤其探讨了齿廓表面不同部位残余应力在疲劳加载后的变化,并分析其变化的规律性,为提高轮齿喷丸疲劳强度提供依据.     

Investigation of Contact Fatigue of High Strength Steel Gears Subjected to Surface Treatment

In this paper the contact fatigue resistance of gearwheel teeth, subjected to shot-peening treatment, was investigated experimentally and analytically. The main objective was the evaluation and prediction of fatigue crack initiation, propagation, direction, and rate. A specially designed experimental rig was used to test a number of spur gears with the following characteristics: (a) unhardened, thermally untreated unpeened surfaces, (b) thermally treated unpeened surfaces, (c) unhardened peened surfaces, and (d) thermally treated peened surfaces. The theoretical model assumed initiation and propagation of surface cracks of gears operating in the elastohydrodynamic lubrication regime while loading was due to simultaneous rolling and sliding. Finite element modeling was used for the calculation of the stress field at the gear teeth. Comparison of the experimental and analytical results showed considerable improvement in the contact fatigue strength of thermally treated gear teeth and especially those that underwent shot peening, which increased surface durability. The residual stresses induced by shot peening are mainly effective in stopping microcrack propagation. When shot peening is applied on thermally untreated gear teeth surface, it increases the contact fatigue life of the material by 17% at 7 × 10⁵ loading cycles. If shot peening is applied on carburized gear teeth surfaces, it increases the surface fatigue life by approximately 8% at 10⁶ cycles. Contact fatigue and eventual pitting are treated as a normal consequence of the operation of machine elements. To study this failure process different types of testing machines have been designed. The purpose of this paper is the presentation and evaluation of a new design experimental rig for studying contact fatigue damage of gear teeth subjected to different load patterns.     

18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮不同喷丸处理后的齿根表层应力分布

对模数20 mm的18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮经不同喷丸处理后的齿根表层应力分布进行测试,并与未喷丸时进行了对比。结果表明,在喷丸前后18CrNiMo7-6钢渗碳淬火齿轮齿根最表层均为压应力状态,从表至里均呈先升高后降低的变化趋势。未喷丸时最表层残余应力约为-75 MPa,最大残余应力出现在次表层110~120 μm处,约为-250 MPa;喷丸处理可使齿根表层残余压应力提高4~5倍,最表层残余应力在-350 MPa左右,最大残余应力出现在次表层90～110 μm处,为-900~-1000 MPa。     

直齿圆柱齿轮冷挤压可控运动凹模成形工艺

为降低直齿圆柱齿轮冷挤压成形载荷和改善齿形角隅部分充填性,在分析直齿圆柱齿轮成形过程中金属流动特性基础上,提出了采用可控运动凹模的成形工艺。利用Deform-3D软件对此成形工艺过程中的金属流动规律、成形载荷、成形缺陷进行了数值模拟分析,并对该工艺进行了优化。分析结果表明,当凹模速度为冲头速度的1/2时,成形过程中齿形充填均匀、齿形角隅部分充填饱满,成形载荷最小,较传统单向挤压成形载荷降低了约20%。对优化后的成形工艺进行了成形试验研究,试验成形齿轮齿形饱满,无塌角缺陷,试验结果与模拟结果基本吻合。     

局部加载约束分流冷锻直齿轮工艺研究

针对直齿轮冷锻过程中齿腔充填困难、成形载荷大、模具寿命低的特点,提出了基于局部加载一约束分流冷锻圆柱直齿轮新工艺。在浮动凹模基础上,利用有限元软件对新工艺进行数值模拟。对工艺成形过程中速度场、成形载荷等规律进行了分析,并对比分析了多种成形工艺。结果表明：局部加载一约‘束分流终锻成形工艺可以较好地成形大模数圆柱直齿轮,能避免齿轮成形时产生的折叠缺陷,同时可以显著地降低成形载荷,为此类齿轮冷锻工艺的应用与生产实践提供了理论依据。     

直齿锥齿轮预锻齿形优化设计

基于典型差速器行星齿轮的热-冷复合成形工艺,分析了预锻齿形设计的重要性。应用Deform-3D软件模拟不同齿形方案的预锻变形过程,通过数值模拟结果对比分析与物理试验验证,总结出标准预锻齿形与非标准预锻齿形设计的优缺点。若预锻齿形采用标准齿形,精整量较大时在齿根处产生金属折叠,精整量较小时齿面精度低;若预锻齿形采用非标准齿形,即增大齿面冷精整量,减少齿根处冷精整量,热锻件经冷精整后可以达到零件要求,由此确定了非标准预锻齿形为较合理方案。     

泵用齿轮副根切重合度的公式创建

为满足外啮合齿轮泵根切齿轮副的设计需要,基于滚齿加工原理,由创建根切半径的计算公式起,推导出一套完整的根切重合度计算公式,据此分析了基本参数对该根切重合度的影响,所得结果由根切齿轮副的三维虚拟模型加以验证。结果表明,根切会使主动齿轮的齿顶点可能进入不了啮合,目前常用齿顶重合度代替根切重合度的计算方法不可靠;除模数外的其它齿形基本参数对根切重合度均有影响,其中变位系数的影响最大;采用齿条刀具的最佳齿顶圆角半径,可以保证根切重合度等于齿顶重合度;当实际的根切重合度过大时,通过降低齿条刀具齿顶圆角半径,可以改善齿轮副的传动质量等。所得根切重合度公式也能为其他常规的根切齿轮副设计,提供一种新的方法。     

直齿圆柱齿轮精锻过程的实验研究

针对直齿圆柱齿轮冷成形难度大的问题，列举了一种可用于直齿圆柱齿轮的精密成型方案，通过模拟实验从齿形的填充和所需变形力等方面进行了研究。本文设计了带浮动凹模的模拟实验模具装置。提出了一种直齿圆柱齿轮精锻模结构。