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伞齿轮齿面接触疲劳强度决定的有效硬化层深度

发布时间:2020-09-16  浏览:407次  字号:  

伞齿轮齿面接触疲劳强度决定的有效硬化层深度:
如前所述,硬化层深度的确定不能简单地用齿轮模数来估算,因为硬化层深度与最大剪应力所在的位置有密切关系,而最大剪应力又与齿轮接触应力、模数、啮合齿对数有关,正如式(2.5、2.8、2. 10)所示。因此,依据抵抗齿轮接触疲劳失效确定硬化层深度,应当根据接触应力所产生的剪应力梯度,再考虑安全系数即可得到齿轮工作时的临界剪应力梯度。硬化层深度要能够满足这个剪应力梯度的所需要的强度梯度。理论上,若施加的剪应力保持在该强度水平以下,材料就不会疲劳损坏。
材料强度、硬度、含碳量之间具有对应关系。通常材料的疲劳强度与材料的硬度成正比,常规的接触疲劳强度计算就是以图表形式将轮齿的表面硬度转化为疲劳极限的。依此,根据以往积累而归纳的硬度与强度之间的对应值1121,可以假设二者在一定范围内成线性关系,利用最小二乘法对硬度在713HV ~ 500HV范围内的对应值进行拟合,得到HV的值=2.825σ(材料的强度极限)。又如洛氏硬度与材料强度之间也存在着线性关系(11 ,碳钢的洛氏硬度HRC与材料强度σ之间的回归关系已由文献[113]得到:σ:= -8176 +511(HRC值)。
在应用中可能会有各种硬度表示,文献[113]中就归纳了洛氏硬度与布氏、维氏、肖氏硬度之间的关系式。而针对具体的材料在热处理工艺给定的情况下,可以得到不同含碳量与硬度之间的关系,文献[108]从渗碳层的淬透性曲线束中得到不同材料在一定条件下的含碳量与硬度关系曲线,并且利用最小二乘法拟合得到其关系式。
例如国内外通常将渗碳齿轮表面的碳浓度规定为0.8%~1.0%1,按照GB3480--83,对于淬火钢,此时的许用接触应力[σ.]=(1420-1450)MPa,即可依据最大剪应力沿截面的分布,利用硬度、强度之间的关系,计算齿面以下各点的硬度梯度分布,计算结果列于表2.3。
综上所述,确定渗碳层深度首先要确定接触点的最大剪应力及沿截面处的最大剪应力,在确定了临界剪应力梯度之后,就可确定一个避免次表面和硬化层与心部交界区产生疲劳裂纹所需的最小强度梯度。若该强度梯度已知,依据强度指标与硬度指标之间的关系便可得到一个许用硬度梯度。再由硬度与含碳量关系,可以确定硬化层(渗碳层)的深度及梯度。

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