[发明专利]一种考察磨削工艺参数对齿轮啮合疲劳寿命影响的试验方法

说明书

本发明为一种考察制造工艺参数对齿轮啮合疲劳寿命影响的试验方法，包括：1.设计试验齿轮基本参数；2.分别确定大、小轮加工的工艺参数组合；3.分别对大、小轮轮齿分组，并按照已确定的加工参数进行加工，得到一对齿轮样件；4.在试验台架上装调加工完成的一对齿轮并进行齿轮疲劳啮合试验，每隔一段固定时间记录轮齿失效发展过程；5.分析轮齿失效数据，计算各组轮齿寿命的均值，判断各组加工参数组合对齿轮啮合疲劳寿命的影响方向及大小，并筛选出对延长齿轮啮合疲劳寿命最优的几组加工参数组合。本发明能大大减少试验样件的数量、缩短试验周期、降低经济成本和时间成本，避免多对齿轮加工及试验过程中各自装调引入的误差，有利于提高试验精度。

技术领域

本发明属于高性能长寿命齿轮传动领域，具体涉及一种考察磨削工艺参数对啮合疲劳寿命影响的试验方法。

背景技术

齿轮是航空、船舶、精密机械中不可或缺的传动元件。当前制造产业升级、设备提效的大环境对各种机械结构系统提出了更高的要求，其中的齿轮传动结构承载能力、疲劳可靠性就显得更为重要。而在齿轮几何设计及分析技术成熟的今天，齿轮加工方法及工艺参数优化就成为延长齿轮疲劳寿命，提高其疲劳可靠性的有效手段。

为了真实评估不同工艺组合对齿轮啮合寿命的影响，最有效可信的方法是进行不同参数加工齿轮的啮合疲劳试验。现有的通用齿轮啮合疲劳试验方法在试验齿轮的制备中，对单个试验齿轮的全部轮齿都采用同一套加工参数进行加工。仅以磨削工序为例，假定要考察p组大轮磨削参数组合和q组小轮磨削参数组合，对应每组磨削参数加工一个完整齿轮，需加工p×q对齿轮来完成不同磨削参数分组的大小轮啮合配对加载疲劳试验。此方案虽然能更准确地得到特定磨削参数加工的小轮与大轮配对啮合后的影响，但样本量过大，试验周期长。

发明内容

本发明的目的在于：在满足试验结果信息量和试验精度目标的前提下，本发明提出了一种简化快速考察磨削工艺参数对齿轮啮合疲劳寿命影响的试验方法，针对多组磨削工艺参数进行齿轮啮合疲劳寿命对比试验。

本发明提出了一种考察磨削工艺参数对齿轮啮合疲劳寿命影响的试验方法，包括：

步骤S1：设计试验齿轮基本参数，包括大轮齿数z2、小轮齿数z1、模数m、压力角α、螺旋角β等；

步骤S2：分别确定大、小轮加工的工艺参数组合，并且明确需考察的大轮加工参数组合数p与小轮加工参数组合数q；

步骤S3：分别将大轮和小轮上的轮齿分成p组和q组，按照步骤S2中确定的加工参数进行加工，使得加工参数按照不同的轮齿分组而有所区别。最后得到一对齿轮样件，它们的轮齿按组区分具有同样的宏观几何和不同的微观形貌；

步骤S4：将步骤S3中加工完成的一对齿轮进行装调，在试验台架上进行齿轮疲劳啮合试验。每隔一段固定时间停机对全部齿面进行拍照观察，以及时发现齿面啮合失效并记录失效发展过程；记录失效的轮齿编号、其所在的轮齿分组及失效时间。直至各组均出现失效轮齿，中止试验；

步骤S5：分析轮齿失效数据，计算各组轮齿寿命的均值，可以判断各组加工参数组合对齿轮啮合疲劳寿命的影响方向及大小，并筛选出对延长齿轮啮合疲劳寿命最优的几组加工参数组合。

进一步地，上述步骤S3中，对轮齿进行分组时每组轮齿个数不应小于2个齿，以保证试验数据采集足够的信息量。

进一步地，上述步骤S4的试验过程中，可辅助测量大小轮附近振动信号，监测齿轮啮合中疲劳发展状态。

本发明的有益效果：

(1)本发明提供一种方法，将多组加工参数应用于同一个齿轮的多组轮齿加工中，并对单对齿轮进行疲劳啮合试验，用于考察不同加工参数对齿轮啮合疲劳性能的影响。与传统齿轮啮合试验过程相比，本发明提供的方法能够大大减少试验样件的数量，并能大大缩短试验周期，降低经济成本和时间成本。