基于齿轮磨损的表面强化研究

冯珂

摘要：齿轮的表面磨损是影响齿轮寿命和传动效率的主要因素，通过一种表面磨损的数学模型，建立典型的有限元模型，探究不同强度的齿轮磨损影响，提出砂带磨削及超声振动辅助磨削的加工方法，探究不同表面强化对齿轮磨损影响。

Abstract：The surface wear of gear is the main factor that affects the service life and transmission efficiency of gear. Through a mathematical model of surface wear， a typical finite element model is established to explore the influence of different strength of gear wear. The processing methods of abrasive belt grinding and ultrasonic vibration assisted grinding are proposed to explore the influence of different surface strengthening on gear wear.

關键词：齿轮;表面磨损;有限元;表面强化

Key words： gear;surface wear;finite element method（FEM）;surface strengthening

中图分类号：TH162                                       文献标识码：A                                文章编号：1674-957X（2021）14-0103-03

0  引言

随着工业4.0和中国制造2025的到来，我国制造业水平得到了飞速发展，各行各业也对机械使用性能提出了更高的要求，齿轮在其中更是发挥着中流砥柱的作用，这不仅对材料的力学属性能提出更高的需求，同时对先进制造技术的研究也在积极展开。高速重载和长寿命是许多机械基本要求，因而对齿面强度提出了更高的要求。国外齿轮通过精加工工艺，得到齿面较高的齿轮[1]。我国齿轮生产受到硬齿面加工技术和表面处理技术的限制，齿面质量仍然有待提高[2]。

在机械制造领域中，研究表面几何特性与使用性能的关系，在齿面精加工方面，残余应力、微观形貌和织构的精度直接影响齿轮抗疲劳性能和使役性能，因此基于残余应力和微观形貌可控的齿面加工机理和方法必须探明;为了改变被加工表面的应力状态，减少表面裂纹产生，并有效改善切削力和切削温度高等问题，急需一种新的加工技术，达到对齿轮表面质量的控制。

现有的研究已经表明，齿轮在啮合中，齿轮靠近齿根处磨损最大，分度点磨损最小，小齿轮的磨损较大齿轮磨损严重;同时，齿轮的重合度和齿轮表面质量对于摩擦、磨损、疲劳强度和使用性能等因素有显著影响，提高重合度和齿轮表面质量可有效减小齿面磨损。……