硬度對疲勞壽命的影響

1、硬度對疲勞壽命硬度對疲勞壽命的影響的影響一、概述一、概述齒輪表面硬度測試分兩組，每組10個(gè)齒輪，它們滲碳和硬化的相同的AISI9310材料，相同的加工溫度條件下制成的。每組都是由標(biāo)準(zhǔn)研磨齒輪表面加工成的。第二組對齒輪齒面和齒根進(jìn)行額外的噴丸加工處理來減少殘余表面壓應(yīng)力。齒輪節(jié)圓直徑為8.89cm。測試條件是：齒輪溫度350K，最大赫茲應(yīng)力的1.71x109Nm2，和10000rpm的速度。結(jié)果表明，噴丸的標(biāo)準(zhǔn)齒輪壽命是沒有噴丸壽命的1.

2、5倍，殘余應(yīng)力測試表明，噴丸產(chǎn)生的壓應(yīng)力越高的齒輪疲勞壽命越長。噴丸齒輪之所以壽命是普通齒輪的1.5倍，主要是因?yàn)樗麄儦堄鄳?yīng)力的不同。噴丸之后的齒輪它們的殘余應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)齒輪。二、二、試驗(yàn)和結(jié)果試驗(yàn)和結(jié)果1材料和測試條件這20個(gè)齒輪通過真空電極自耗單一熱源且符合美國標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的AISI9310材料加工而成。其中十個(gè)齒輪在研磨之后進(jìn)行了噴丸處理。這些齒輪節(jié)圓直徑8.89cm。無論是噴丸齒輪還是沒噴丸齒輪之后都在相同條件下進(jìn)行表面疲勞點(diǎn)蝕

3、試驗(yàn)。這些條件包括，齒輪溫度350K，最大赫茲應(yīng)力1.71x109Nm2，以及轉(zhuǎn)速10000rmin。2儀器、樣本、步驟2.1設(shè)備齒輪疲勞試驗(yàn)是在美國宇航局路易斯研究中心的齒輪測試儀(圖1)上進(jìn)行的。這個(gè)設(shè)備采用四邊形原則來支持齒輪，當(dāng)外加驅(qū)動(dòng)是只需要克服系統(tǒng)的摩擦損失。Figure1NASALewisResearchCentersgearfatiguetestapparatus.圖1NASA路易斯研究中心的齒輪疲勞試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置的示

4、意圖如圖1（b）所示。油壓和流動(dòng)通過軸密封作用于負(fù)載葉片。隨著油壓對從動(dòng)齒輪的負(fù)載葉片作用增加轉(zhuǎn)矩同樣作用于軸。這個(gè)扭矩傳播通過測試齒輪回到從動(dòng)齒輪這里一個(gè)與之對應(yīng)的相反轉(zhuǎn)矩由油壓力產(chǎn)生。這個(gè)作用于測試齒輪的扭矩取決于作用于負(fù)載葉片的液壓它可以把輪齒加載所需的應(yīng)力水平。兩個(gè)相同的測試齒輪可以在沒有加載任何負(fù)載時(shí)開始也可以在沒有改變運(yùn)行軌道時(shí)在輪齒上逐漸施加負(fù)載。皮帶傳動(dòng)測試設(shè)備可以通過調(diào)整皮帶輪轉(zhuǎn)速來控制齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)到指定轉(zhuǎn)速，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)

5、速為10000rmin。2.2材料這些測試齒輪由真空電極自耗（CVM）生產(chǎn)材料AISA9310鋼加工而成，而且這兩套齒輪的洛氏硬度為58且硬化層深度為0.97mm，名義核心硬度為洛氏40。其中一套齒輪在圖2噴丸前后齒輪組織對比測試齒輪參數(shù)如表4所示。2.3實(shí)驗(yàn)在測試齒輪被洗掉防腐劑后，他們被擺放在試驗(yàn)臺上進(jìn)行試驗(yàn)。0.635cm寬的測試齒輪在偏移0.3cm的重疊條件下運(yùn)行，大于齒面的0.28cm，這樣就能作用于齒輪的外邊緣。如果齒輪的每

6、個(gè)面都要進(jìn)行測試，那么每組齒輪要進(jìn)行四次疲勞試驗(yàn)。所有的測試都是在如下條件進(jìn)行的。節(jié)線負(fù)載1225Ncm，時(shí)間1h。這樣就給每個(gè)齒輪一個(gè)最大赫茲應(yīng)力0.756x109Nm2。負(fù)載然后增加到5784Ncm，這給給節(jié)線的赫茲應(yīng)力為1.71x109Nm2。如果假定為純彎曲，則齒根彎曲應(yīng)力將是0.21x109Nm2。然而由于有一個(gè)抵消負(fù)荷（齒輪的彎曲應(yīng)力），結(jié)合彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)給出的一個(gè)最大應(yīng)力為0.26x109Nm2。這個(gè)彎曲應(yīng)力不包括齒端修緣的