表面处理对柔轮材料力学性能影响的有限元分析

祝晋旋，王家序, 2，周青华，周博，龙见炳



表面处理对柔轮材料力学性能影响的有限元分析

祝晋旋1，王家序1, 2，周青华1，周博1，龙见炳3

(1. 四川大学 空天科学与工程学院，四川 成都，610065； 2. 重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆，400040； 3. 贵州群建精密机械有限公司 技术部，贵州 遵义，563003)

以柔轮常用15-5ph不锈钢为对象，研究不同表面处理工艺对柔轮材料力学性能的影响规律。利用纳米压痕仪开展15-5ph不锈钢试件压入实验，将得到的载荷−深度曲线与有限元模拟结果进行对比，验证有限元压入模型的有效性。在此基础上，开展常见表面处理工艺影响柔轮材料力学性能的有限元建模与分析。研究结果表明：涂层弹性模量的增加将提高涂层−基体系统的等效硬度及刚度；渗碳层厚度的适当增大可减小柔轮基体应力而不影响柔轮的啮合精度；由喷丸产生的残余压应力越大，基体材料等效硬度越大，并可带来材料等效刚度的一定提高。

谐波减速器；表面处理；柔轮；有限元分析

谐波减速器与常规齿轮传动相比，具有传动比大、体积小、质量轻和传动精度高等优点[1]，广泛运用于航空航天、工业机器人等领域。柔轮是谐波减速器关键零部件之一，其齿面磨损是谐波减速器传动性能退化的主要原因[2]。工程中通常通过一些表面处理工艺如涂层、渗碳/氮、喷丸等提高柔轮齿面的耐磨损能力。同时，柔轮材料经过表面处理后，其力学性能或等效力学性能也将发生改变，会对谐波减速器的运行性能产生影响。……