一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法

本发明属于机械抗疲劳设计领域，涉及一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，尤其涉及一种基于表面强化的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能的方法。

背景技术：

1、随着航空、特种车辆、风电等领域的高端齿轮装备极致轻量化和高可靠性需求之间的矛盾愈发激烈，疲劳损伤是齿轮的主要失效形式之一，危害极大，对齿轮弯曲疲劳性能提出了巨大挑战，齿轮弯曲疲劳失效风险加剧，成为制约高端装备服役性能与可靠性的关键瓶颈。

2、通过优化齿根过渡曲线能够降低齿根弯曲应力状态从而提升齿轮弯曲疲劳承载能力，然而仅通过优化齿根过渡曲线来提升齿轮弯曲疲劳性能已经不能满足日益提升高端齿轮装备极致轻量化和高可靠性需求，严重制约高端齿轮装备精益设计。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，通过关联齿根过渡曲线优化与表面强化工艺，开展齿根弯曲应力与弯曲疲劳试验验证，在降低齿根弯曲应力的同时改善齿根表面完整性状态，为进一步提升齿轮弯曲疲劳性能提供科学依据。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，包括以下步骤：

4、s1：对齿轮齿根过渡曲线进行优化，开展优化前后齿根弯曲应力测试，探究齿根过渡曲线优化对齿根弯曲应力的影响规律；

5、s2：探究表面强化工艺加工可行性，对步骤s1齿根过渡曲线优化后的齿轮采用表面强化工艺；

6、s3：对步骤s1和步骤s2中齿轮开展表面完整性参数表征，获取齿根表面完整性参数，其中表面完整性参数包括残余应力和硬度；

7、s4：采用脉动型弯曲疲劳试验机以成组法的方式对步骤s1和步骤s2齿轮开展齿轮弯曲疲劳试验，获取不同载荷级下的齿轮弯曲疲劳寿命。

8、进一步，s1中，通过铣齿工艺加工齿轮，以达到优化齿根过渡曲线目的，在齿根过渡曲线优化前后齿轮的30°危险截面位置处粘贴应变片，探究齿根过渡曲线优化对齿根弯曲应力的影响规律。

9、进一步，s2中，结合步骤s1中齿根弯曲应力测试结果，对步骤s1中经过齿根优化过渡曲线优化后的齿轮采用表面强化工艺，如喷丸强化工艺。

10、进一步，s3中，对步骤s2中经过表面强化工艺处理的齿轮齿根30°危险截面位置处的残余应力和硬度梯度等进行表征；

11、进一步，s4中，基于gb/t 14230-2021采用脉动型弯曲疲劳试验机以成组法的方式对步骤s1和s2齿轮开展齿轮弯曲疲劳试验，以确定不同载荷等级下的齿轮弯曲疲劳寿命。

12、本发明的有益效果在于：

13、1、本发明所公开的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，通过关联齿根过渡曲线优化与表面强化工艺，开展齿根弯曲应力与弯曲疲劳试验验证，在降低齿根弯曲应力的同时改善齿根表面完整性状态。

14、2、本发明所公开的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，与现有方法相比，进一步提升齿轮弯曲疲劳性能，为高性能齿轮抗疲劳精益设计提供方法支撑和科学依据。

15、本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

技术特征：

1.一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，其特征在于，所述s1中，通过铣齿工艺加工齿轮，以达到优化齿根过渡曲线目的，在齿根过渡曲线优化前后齿轮的30°危险截面位置处粘贴应变片，探究齿根过渡曲线优化对齿根弯曲应力的影响规律。

3.如权利要求1所述的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，其特征在于，所述s2中，结合步骤s1中齿根弯曲应力测试结果，对步骤s1中经过齿根优化过渡曲线优化后的齿轮采用表面强化工艺，如喷丸强化工艺。

4.如权利要求1所述的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，其特征在于，所述s3中，对步骤s2中经过表面强化工艺处理的齿轮齿根30°危险截面位置处的残余应力和硬度梯度等进行表征。

5.如权利要求1所述的提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，其特征在于，所述s4中，基于gb/t 14230-2021采用脉动型弯曲疲劳试验机以成组法的方式对步骤s1和s2齿轮开展齿轮弯曲疲劳试验，以确定不同载荷等级下的齿轮弯曲疲劳寿命。

技术总结
本发明涉及一种提升齿根过渡曲线优化齿轮弯曲疲劳性能强化方法，属于机械抗疲劳设计领域，包括以下步骤：S1：对齿轮齿根过渡曲线进行优化，开展优化前后齿根弯曲应力测试，探究齿根过渡曲线优化对齿根弯曲应力的影响规律；S2：探究表面强化工艺加工可行性，对步骤S1齿根过渡曲线优化后的齿轮采用表面强化工艺；S3：对步骤S1和步骤S2中齿轮开展表面完整性参数表征，获取齿根表面完整性参数，其中表面完整性参数包括残余应力和硬度；S4：采用脉动型弯曲疲劳试验机以成组法的方式对步骤S1和步骤S2齿轮开展齿轮弯曲疲劳试验，获取不同载荷级下的齿轮弯曲疲劳寿命，降低齿根弯曲应力的同时改善齿根表面完整性状态，为提升齿轮弯曲疲劳性能提供科学依据。

技术研发人员：刘怀举,陈地发,林勤杰,贾晨帆,陈泰民
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17