42CrMo调质及表面淬火齿轮齿根弯曲应力的研究

论文摘要

齿轮传动具有效率高、结构紧凑、工作可靠等优点,在机械传动中得到了广泛的应用。齿轮的使用寿命在齿轮传动中起着重要的作用,而轮齿失效的形式即：轮齿折断、齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合和塑性变形等直接影响着齿轮的寿命,从而影响了整个生产过程。其中轮齿折断是我们考虑的最为重要的因素之一。常见的轮齿折断有弯曲疲劳折断和过载折断两种形式,又以弯曲疲劳折断更具典型性。因此在齿轮设计计算过程中,经常按齿轮弯曲疲劳强度进行设计计算。本文主要针对材料为42CrMo调质及表面淬火渐开线齿轮,研究了其弯曲疲劳特性,进行了弯曲疲劳极限应力试验,并得出弯曲疲劳极限应力值。本论文所作的主要工作有：1、对42CrMo调质及表面淬火渐开线齿轮做了弯曲疲劳试验。本实验采用试验机型号为QBG-300的高频疲劳试验机及双齿脉动加载的方法进行加载,记录了每级应力下的失效循环寿命,对实验结果采用成组法进行处理,绘制了不同热处理的情况下,不同齿轮试件弯曲疲劳强度的R—S—N曲线。计算了试验齿轮的对数疲劳寿命,得出了循环基数为N0=3×106时轮齿的弯曲疲劳极限,并对试验数据做了正态分布检验。2、利用Visual Basic编写了齿轮渐开线部分及齿根过渡曲线部分的程序,可以通过输入不同的齿数,模数,和齿根圆角半径等参数改变轮齿的齿廓。3、利用所编写的程序在SolidWorks中创建了不同齿根过渡圆角半径的渐开线直齿圆柱齿轮的三维模型。4、应用有限元分析软件,对齿根过渡圆角半径为ρ=0.38m的渐开线直齿圆柱齿轮加载与试验时相同的载荷进行有限元分析、对比,并利用GB/T14230-1993中齿根应力的计算方法,且选择试验齿轮的应力修正系数YST=1.0时得出的计算值与有限元分析结果做了对比分析。5、对ρ=0.38m的渐开线直齿圆柱齿轮做弯曲应力分析之后,进一步的对过渡曲线圆角半径ρ=0.14m,0.30m,0.42m,0.472m的渐开线直齿圆柱齿轮进行了对比、分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 齿根圆角半径对弯曲应力影响的研究现状
• 1.1.1 国外齿根弯曲应力分析的研究情况
• 1.1.2 国内齿根弯曲应力分析的研究情况
• 1.1.3 国内对刀具齿廓形状的研究
• 1.2 齿轮齿根过渡曲线简介
• 1.2.1 齿根过渡曲线的加工方法
• 1.2.2 齿轮齿根过渡曲线的类型
• 1.2.3 现有齿根过渡曲线的研究成果
• 1.3 论文研究的来源和意义
• 1.4 论文的主要内容和采用的方法
• 第二章 刀具切削齿轮原理及齿根过渡曲线的分析
• 2.1 刀具切削齿轮的坐标系的变换
• 2.1.1 齿轮与齿轮啮合的平面坐标变换
• 2.1.2 齿条与齿轮啮合的平面坐标变换
• 2.2 过渡曲线
• 2.2.1 刀具圆角半径的计算
• 2.2.2 过渡曲线的方程
• 2.2.3 过渡曲线的程序
• 2.2.4 渐开线程序的编写
• 2.3 算例验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 42CRMO调质及表面淬火渐开线齿轮弯曲疲劳强度试验
• 3.1 弯曲疲劳试验介绍
• 3.1.1 弯曲疲劳试验简介
• 3.1.2 弯曲疲劳试验的方法
• 3.1.3 试验方案及使用设备
• 3.2 弯曲疲劳试验所得数据的处理
• 3.2.1 试验数据分布检验及相关处理方法
• 3.2.2 42CrMo调质渐开线直齿圆柱齿轮实验数据及数据处理结果
• 3.2.3 42CrMo表面淬火渐开线直齿圆柱齿轮实验数据及数据处理结果
• 3.3 本章小结
• 第四章 渐开线齿轮齿根弯曲应力的有限元分析
• 4.1 齿轮二维模型的建立及软件的介绍
• 4.1.1 AutoCAD软件的简单介绍
• 4.1.2 齿轮二维模型的生成
• 4.2 三维模型的建立及软件的介绍
• 4.2.1 SolidWorks软件的简介
• 4.2.2 渐开线单齿三维模型的生成模式
• 4.3 有限元分析的过程
• 4.3.1 有限元方法的原理和发展
• 4.3.2 CAE软件的介绍
• 4.3.3 有限元模型分析
• 4.3.4 有限元分析结果
• 4.3.5 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 本文研究内容的总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ 材料为42CRMO调质渐开线齿轮试验数据记录
• 附录Ⅱ 材料为42CRMO表面淬火渐开线齿轮试验数据记录
• 附录Ⅲ 在读期间发表的论文
• 致谢