【正文】 周巍老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。 北京航空航天大學(xué) 第 31 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]朱孝錄、鄂中凱 .齒輪承載能力分析 .高等教育出版社 .1992 [2]李玉平 .常用齒輪材料的選擇及其熱處理工藝 .新余學(xué)報(bào) ,20xx,32(12):108110 [3]王小寶 .齒輪的材料及熱處理 .礦冶 ,20xx,32(21):3840 北京航空航天大學(xué) 第 32 頁(yè) 致謝 時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過(guò)去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開(kāi)的。 OCT? 給出的硬度范圍較寬，可高達(dá)HV1=950。從圖中看出，對(duì)高頻或感應(yīng)淬火齒輪， AGMA 只給出一個(gè)硬度的 limF? 值，并且部分鋼種，這是最粗糙的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)高的原因，上面已經(jīng)分析過(guò)了。試驗(yàn)齒輪采用我國(guó)稀土鎂球鐵，正火處理， HB=244，相當(dāng)于 GB134878 中的 ，得到當(dāng)失效概率 P= 時(shí)的2lim /207 mmNF ?? ，其相應(yīng)的循環(huán)基數(shù)取 6105???N 。FS 值按照可靠度等于 和大于 兩檔給出。因此，在計(jì)算法中，應(yīng)該像 ISO 那樣，明確齒輪彎曲疲勞的失效判據(jù)，然而， AGMA、 JGMA 和 OCT? 都沒(méi)有提到這一點(diǎn)。相對(duì)地 JGMA 式最為簡(jiǎn)單，甚至沿齒寬方向載荷分布不均勻都不考慮。因此， ISO 與 AGMA 在彎曲疲勞強(qiáng)度上的差別并沒(méi)有像表 99所列那么大。此外，還進(jìn)行了 40Cr 鋼軟氮化齒輪的接觸疲勞壽命試驗(yàn)。由于 AGMA 無(wú)氮化齒輪的數(shù)據(jù)，因此從缺。從圖中看到， ISO 的調(diào)質(zhì)鋼火焰、感應(yīng)淬火和合金鋼滲碳淬火的 limH? 是 以區(qū)域圖形式給出的，其散布面極寬，而 JGMA、 TOCT 給出的是單值曲線(xiàn)。此例充分說(shuō)明循環(huán)基數(shù)和失效判據(jù)對(duì)疲勞極限值影響之大了。圖中我國(guó)稀土鎂球鐵齒輪的 limH? 曲線(xiàn)是北京鋼鐵學(xué)院等單位通過(guò) 28 對(duì)球鐵齒輪的接觸疲勞壽命試驗(yàn)得到的。 在 AGMA 計(jì)算法中，也沒(méi)有給出許用接觸應(yīng)力 acS 的失效概率，但是，給出的安全系數(shù) RC 卻沒(méi)有可靠度指標(biāo)，即 要求高可靠度 ?RC ； 要求小于 1/100 失效概率 ?RC ； 要求小于 3/100 失效概率 ?RC 。如果有需要的話(huà)，應(yīng)根 據(jù)齒輪運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的變化，載荷的不穩(wěn)定或動(dòng)載荷、振動(dòng)和噪聲的增加情況來(lái)制定各行業(yè)齒輪的失效判據(jù)值。 AGMA、 OCT? 和 JAMA 等齒面強(qiáng)度計(jì)算法中，也都沒(méi)有給出確定各自疲勞極限值得失效判據(jù)。很明顯，即使是用一對(duì)試驗(yàn)齒輪，如果取不同的失效判據(jù)，也可以得到兩個(gè)差別很大的疲勞極限值或壽命。如果按通常情況取 1?? fa CC ，并把齒數(shù)比 Gm 引入 AGMA的接觸應(yīng)力 cS 計(jì)算式中，于是 ISO 與 AGMA 方法對(duì)比變成 北京航空航天大學(xué) 第 16 頁(yè) 等對(duì)比了在實(shí)際中使用的 54 個(gè)例樣，其結(jié)果列于表 97 中?，F(xiàn)將各計(jì)算法中采用的 p 和 ?N 值列于表中。這樣就會(huì)出現(xiàn)選擇壽命系數(shù)時(shí)的隨意性，缺乏計(jì)算法標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格性 北京航空航天大學(xué) 第 12 頁(yè) 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)值的比較 為了比較各計(jì)算法中壽命系數(shù)的具體數(shù)值，現(xiàn)取調(diào)質(zhì)鋼 (HB=250)和滲碳淬火齒輪為例，將壽命系數(shù)列于表 32 中。 2） p 值完全取決于材料和熱處理性能，幾乎沒(méi)有規(guī)律可循。曲線(xiàn)由三部分組成： 1 一靜強(qiáng)度和少循環(huán)失效段； 2— 高循環(huán)疲勞失效段； 3— 持久壽命段（有時(shí)，這段曲線(xiàn)是假設(shè)的）。樣本越大，置信度越高。此外 , 齒輪選材時(shí)還應(yīng)注意 : 對(duì)某些高速、重載或齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較大的齒輪 , 為防止齒面咬合 , 并且使相嚙合的兩齒輪磨損均勻 , 使用壽命相近 , 大、小齒輪應(yīng)選用不同的材料。而對(duì)于性能要求不高、轉(zhuǎn)速較低的鑄鋼齒輪通常不需淬火。其工藝路線(xiàn)一般為 : 備料 鍛造 正火 機(jī)械粗加工 調(diào)質(zhì) 機(jī)械精加工 由于調(diào)質(zhì)齒輪表面硬度低 , 而且也不存在表面壓應(yīng)力 , 故其承載能力和疲勞強(qiáng)度都比較低 , 但因調(diào)質(zhì)齒輪切削加工后不再進(jìn)行熱處理 , 能保證齒輪的制造精度 , 故對(duì)大型 北京航空航天大學(xué) 第 5 頁(yè) 齒輪特別適宜 , 減少了淬火引起的變形 (一般認(rèn)為 U350mm 以下為小齒輪 , U350mm ~ U1000mm為大型齒輪 , U1000mm 以上為特大齒輪 ) 。一般 40 鋼、 45 鋼用于中小載荷機(jī)床齒輪 , 如床頭箱、溜板箱齒輪等 , 40Cr、 42SMin 等用于高速、高載的機(jī)床的走刀箱、變速箱齒輪。 滲碳后表面含碳量提高 , 保證淬火后得到高的硬度 ( 58~ 62HRC) , 提高耐磨性和接觸疲勞強(qiáng)度 , 心部硬度可達(dá) 30~ 45HRC, 并具有足夠的強(qiáng)度和韌性 。 1)汽車(chē)、拖拉機(jī)等齒輪主要分裝在變速箱和差速器中。 ISO（ GB與 ISO 相同）、 AGMA、 ??OC 和 JGMA 各家給出的齒輪 p 疲勞極限值，都是在這種試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)想結(jié)合的辦法來(lái)確定的。但是，在涉及具體的數(shù)據(jù)上，就有比較大的差別，造成這種差別的原因是多方面的，例如各家試驗(yàn)條件有差別，材質(zhì)和熱處理也不盡相同，數(shù)據(jù)有多有少，有不同的數(shù)據(jù)處理方法等等。根據(jù)齒輪的受力情況和失效分析可知 , 齒輪一般都需經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚?, 以提高承載能力和延長(zhǎng)使用壽命 , 齒輪在熱處理后應(yīng)滿(mǎn)足下列性能要求 : 1)高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度 (抗疲勞點(diǎn)蝕 )。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說(shuō)明 本人完全了解安陽(yáng)工學(xué)院關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。 作者簽名： 日 期： 北京航空航天大學(xué) 第 II 頁(yè) 齒輪的材料、壽命系數(shù)和極限應(yīng)力 摘要 齒輪是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的零件之一 , 它在工作中的受力情況比較復(fù)雜 。 2)齒面具有較高的硬度和耐磨性。 因此，本文的重點(diǎn)在于比較各家疲勞曲線(xiàn)和壽命系數(shù)在數(shù)據(jù)上的異同，從中找出一些規(guī)律性的東西。 作為一種齒輪承載能力計(jì)算方法，在給出 limH? 和 limF? 時(shí)，通常都應(yīng)說(shuō)明齒輪的試驗(yàn)條件，如：循環(huán)基數(shù)、失效判據(jù)、可靠度、齒輪圓周速度、潤(rùn)滑油的粘度、模數(shù)、齒寬、應(yīng)力集中系數(shù)、齒面粗糙度、齒根過(guò)渡圓角表面的粗糙度等。 在變速箱中 , 通過(guò)它來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)、曲軸和主軸齒輪的轉(zhuǎn)速 。 噴丸可增大滲碳表層的壓應(yīng)力 , 提高疲勞強(qiáng)度 , 并可清除氧化皮。其工藝路線(xiàn)一般為 : 備料 鍛造 正火 機(jī)械粗加工 調(diào)質(zhì) 機(jī)械半精加工 高頻感應(yīng)淬火 + 低溫回火 磨削 該工藝路線(xiàn)中熱處理工序的作用 : 正火處理的目的是消除鍛造應(yīng)力 , 均勻組織 , 使同批坯料硬度相同 , 利于切削加工 ,改善齒輪表面加工質(zhì)量 。在該工藝過(guò)程中 , 正火處理的目的也是消除鍛造應(yīng)力 ,均勻組織 , 使同批坯料硬度相同 , 利于切削加工 , 改善齒輪表面加工質(zhì)量。常用的鑄鋼有 ZG270（ 500、 ZG310) 570 等。小齒輪材料應(yīng)比大齒輪好些 , 硬度比大齒輪 北京航空航天大學(xué) 第 6 頁(yè) 高些。 對(duì)于給定的樣本，抗拉強(qiáng)度的范圍，用 ab 表示，而疲勞極限范圍，用 cd(N=N∞ )表示。圖中 N∞ .、 N0 分別為三部分線(xiàn)段轉(zhuǎn)折處的循環(huán)次數(shù)， Slim 是疲勞極限。因此，按材料和熱處理的情況分別確定 p 值是比較合理的。 表 32 由上表可以得到： AGMA 和 JGMA 的數(shù)據(jù)基本上是一致的，并且，其壽命系數(shù)值（ CL 和 KHL）普遍比ISO 的小。從表 33 中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，隨著齒面硬度的增加（除鑄鐵外）， p 值也增加，如 ISO，而 AGMA 卻有相反的趨勢(shì)。 從表中可以看到：在實(shí)際上最經(jīng)常使用的亞臨界區(qū)， ISO 與 AGMA 方法計(jì)算出來(lái)的接觸應(yīng)力的差別約為 3%，這可以說(shuō)是相當(dāng)一致的了。在工廠(chǎng)中，這種失效判據(jù)上的分歧往往成為鑒定齒輪傳動(dòng)設(shè)備優(yōu)劣時(shí)引起爭(zhēng)論的焦點(diǎn)。應(yīng)該說(shuō)，一個(gè)合理的、明確的失效判據(jù)，是現(xiàn)代齒輪承載能力計(jì)算法中，用齒輪試驗(yàn)來(lái)確定疲勞極限應(yīng)力所必需的。 第三是極限應(yīng)力數(shù)據(jù)的可靠度（失效概率）問(wèn)題。 在 JGMA 的計(jì)算法中，既沒(méi)有說(shuō)明給出的 limH? 值具有失效概率，有沒(méi)有說(shuō)明安全系數(shù)與可靠度的系數(shù)，因此是一種粗糙的處理方法。曲線(xiàn)中 limH? 的循環(huán)基數(shù)70 105??N ，數(shù)據(jù)已經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)處理，其可靠度為 99%，此曲線(xiàn)從趨勢(shì)上來(lái)看，略高于 ISO區(qū)域圖的上限。 北京航空航天大學(xué) 第 20 頁(yè) 圖 917 是硬度小于 HB360（圖中 HV10 與 HB 值按近似關(guān)系處理）的鋼齒輪的 limH?值。值得注意的是 JGMA 的鋼齒面硬度為 HV=655 時(shí)，limH? 值最高。 ISO 給出的 limH? 值范圍很寬， 曾經(jīng)解釋過(guò)這一點(diǎn)。試件氮化層厚為 ，齒面超聲測(cè)定硬度 HRC=63（ HV=785)。這是“比較應(yīng)力”的一個(gè)特點(diǎn)。要注意， OCT? 式中的齒形系數(shù) FY 中包含了應(yīng)力集中系數(shù)，因此由式（ 915）確定的 bFlim?值必然高于其它計(jì)算式的相應(yīng)值（見(jiàn)圖 921）。此外， limF? 數(shù)值的可靠度也要充分注意。由于可靠度與 bFlim? 不同，因此安全系數(shù)的取值就比較大了。此 ?N 值是根據(jù)試驗(yàn)得到的疲勞曲線(xiàn)確定的，和 ISO201E 的數(shù)據(jù)（ 60 103??N )有差別。如果將 OCT? 的 bFlim? 值除以集中系數(shù)，則與ISO 的 limF? 就比較接近了。 JGMA 分碳鋼和合金鋼給出與 HV 成單值關(guān)系的線(xiàn)圖，這比 ISO 是進(jìn)了一步。但 ISO 指出： 1）表面硬度 HV1750 時(shí)，由于脆性，疲勞強(qiáng)度降低； 2）在表面硬化和氮化齒輪中，由于不僅表面硬度，而且硬化程度與邊緣區(qū)的硬度降都有某些 北京航空航天大學(xué) 第 29 頁(yè) 影響，因此幾乎顯不出表面