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在齿根弯曲强度方面,点线啮合齿轮同样优于渐开线齿轮,其中罗齐汉等对 ANSYS 有限元软件进行二次开发,制作了一个计算齿根弯曲强度有限元分析流程,并运用此流程对相同参数的渐开线齿轮与点线啮合齿轮进行弯曲强度的有限元计算,得出点线啮合齿轮比渐开线齿轮在弯曲强度方面提高 11.7%的结论。
黄海等为了进一步提高点线啮合齿轮设计效率,以点线啮合齿轮实际弯曲疲劳强度安全系数大为优化目标,建立优化数学模型,采用乘子法进行了参数优化设计研究,研究成果对提高设计效率有一定帮助。
在齿轮胶合强度方面,荆州内撑夹具,黄海等进行了点线啮合齿轮热胶合和冷胶合计算方法研究,其中齿轮热胶合采用积分温度法进行,冷胶合采用油膜膜厚比的方法进行,推导了相关计算公式,给出了胶合强度安全系数计算方法,为点线啮合齿轮胶合强度的评估提供了帮助。
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制备齿轮的材质为 45 钢,内撑夹具定制,分度圆直径为105 mm,模数为1. 5 mm,齿数为70。驱动侧齿轮的齿宽为 10 mm,驱动侧没有实施表面处理。从动侧齿宽为 3 mm,实施表面处理。所用表面处理除硫氮共渗 ( Sulfonitriding,SN)外,还采用未处理( Non Treated,NT) 、氮化处理( Nitrided,N)、渗碳淬火( Carbu? rized Quenching,CQ)、高频淬火( Induction Hard? ening,IH)、氮化和硫氮共渗的复合( SN+N) 。
试验条件:转速为200 r / min,压力为 200 N,试验时间为4h。试验采用东京技术 TTI150E 齿轮检测仪测量轴距,并将其变化作为磨损量。
该试验机是齿轮形状测定试验用的,具有可调的齿轮转速、轴间距离和轴间压力。通常情况下转速和轴间距离是固定的,通过在轴间加压(对齿面加压)模拟齿轮的高负荷环境。
磨损试验是在大气常温下且不使用润滑剂进行的。同时,使用吉蒂艾思 MPX?3W 摩擦磨损试验机测量各种表面处理的摩擦因数。测量条件:荷载为 10 N,转速为 0. 31 m / s,测试时间为 1 800 s,球类材质为 GCr15。
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弧齿锥齿轮心部化学成分检测
用里氏硬度计检测开裂弧齿锥齿轮的齿顶硬度为 61 ~ 62 HRC,满足 58 ~ 62 HRC 的图纸技术要求,在开裂的弧齿锥齿轮大端取样,切割下来的齿块形貌如图 3(a) 所示,左侧为裂纹面,内撑夹具生产厂家,是锥齿轮的凸面,右侧为非裂纹面,是锥齿轮的凹面,凸面即裂纹面上的裂纹形貌如图 3(b) 所示,齿面裂纹呈圆弧状,手摸裂纹处有翘起感。在齿块心部靠近轮辐的未渗碳部分取样,测试锥齿轮的化学成分,结果如表 1 所示。从表 1 看出,开裂的弧齿锥齿轮心部的碳和镍含量偏高,超过了 GB / T 3077—2015《合金结构钢》的上限。
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