重载齿轮胶合性能及影响因素研究

摘要

齿轮传动因具有诸多优点而成为机械行业内使用最为广泛的传动形式，随着我国工业水平的不断提高，对齿轮性能也提出更高的要求，例如重载齿轮要求具有更优越的安全可靠性、运行平稳性以更低的噪音等。随着齿轮传递载荷的不断提高，重载齿轮在服役过程中不可避免的发生失效现象，其中，胶合失效是主要的失效形式。胶合失效不同于点蚀、剥落等失效形式，其具有瞬发性的特点，一旦发生胶合，齿轮副的运行状况将迅速恶化，导致咬死、断齿等严重后果，并有可能损坏其他机械部件，因此，齿轮胶合失效严重威胁着列车的运行安全。胶合现象是载荷、润滑状态、加工精度及材料表面性能等诸多因素综合作用的结果，既有研究结果表明，提高齿面硬度、降低齿面粗糙度以及优化齿面微观形貌可以有效提高齿轮的抗胶合性能，而精密喷丸工艺以及叠加传统喷丸的复合喷丸工艺可以显著提高材料表面硬度，降低表面粗糙度，并具有一定的表面织构效果，因而可以有效地提高齿轮的抗胶合性能。
　　本文根据齿轮胶合承载能力试验方法GB/T13672-1992标准，设计了与齿轮接触模型等效的胶合试样，基于提高表面硬度和改善表面粗糙度的原则，利用传统喷丸及精密喷丸工艺制备出渗碳淬火试样、渗碳淬火加单次喷丸试样以及渗碳淬火加复合喷丸试样，对各类试样进行表面硬度和表面粗糙度测试，研究不同表面处理工艺对齿轮材料表面性能的影响，并开展胶合试验。试验结果表明，喷丸工艺可以显著提高齿轮的抗胶合性能，且传统喷丸和精密喷丸复合处理后的试样抗胶合性能最好;传统喷丸处理试样的表面硬度、表面粗糙度均增加，精密喷丸处理试样的表面硬度进一步增加，但粗糙度显著下降。通过对试验结果和弹流润滑数值计算结果的分析发现，表面硬度越高、表面粗糙度越小，试样的抗胶合性能越好;同时，喷丸工艺的表面织构效果有助于提高试样的抗胶合性能。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 齿面胶合研究现状

1．3 齿轮表面处理研究概述

1．4 本文选题意义及主要研究内容

1．1．4 研究意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线图

第二章 齿轮胶合性能试验设计

2．1 齿轮胶合承载能力试验国家标准

2．1．1 试验设备

2．1．2 试验齿轮

2．1．3 试验方法

2．1．4 齿面损伤形式以及胶合失效的判定

2．2 胶合试验方法设计

2．2．1 齿轮接触模型的等效

2．2．2 圆盘对滚试样胶合再现试验

2．2．3 齿轮接触模型的再等效

2．2．4 圆盘-平面接触试样再现胶合试验

2．3 本章小结

第三章 不同表面处理齿轮材料抗胶合性能对比试验研究

3．1 胶合试验方法

3．1．1 试验材料及设备

3．1．2 试验方法

3．2 胶合试验试样制备

3．3 试样表面性能

3．3．1 表面硬度

3．3．2 表面粗糙度

3．3．3 试验前表面组织观察

3．4 胶合试验结果

3．4．1 胶合载荷及温度

3．4．2 胶合摩擦力矩和摩擦系数

3．4．3 试验后试样表层组织观察

3．4．4 试验后试样胶合形貌

3．4 本章小结

第四章 胶合性能影响因素分析

4．1 表面硬度对胶合性能的影响

4．1．1 表面硬度对胶合性能的影响的理论分析

4．1．2 表面硬度对胶合性能的影响的试验分析

4．2 表面粗糙度对胶合性能的影响

4．2．1 表面粗糙度对胶合性能影响的试验分析

4．2．2 表面粗糙度对胶合性能影响的弹流润滑计算结果

4．3 表面微观形貌对胶合性能的影响

4．4 本章小结

第五章 结论

展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文