本文選題：齒輪　切入點：表面殘余應力　出處：《南昌航空大學》2016年碩士論文

【摘要】：齒輪作為受到交變疲勞載荷的零件,其表面質(zhì)量非常重要,表面殘余應力分布對疲勞強度有重大影響,不利的應力分布將促使齒輪疲勞失效的發(fā)生。本文以20CrMnTi滲碳淬火齒輪為研究對象,在超聲波應力檢測方法理論研究基礎上,嘗試利用臨界折射縱波(Critically Refracted Longitudinal,LCR Wave)方法研究齒輪表面殘余應力的分布規(guī)律,為齒輪等結(jié)構(gòu)特殊的傳動構(gòu)件的表面質(zhì)量檢測提供依據(jù)。本文設計了LCR波探頭,并通過CIVA參數(shù)仿真與具體實驗相結(jié)合的方法驗證設計方案的準確性與可靠性。系統(tǒng)地研究了LCR波形特征、衰減與滲透深度規(guī)律,以及入射角度對LCR波的影響。設計并搭建了齒輪表面殘余應力檢測系統(tǒng),包絡齒輪表面應力檢測用探頭,硬件系統(tǒng)設計和軟件系統(tǒng)開發(fā);制定了超聲應力系數(shù)標定實驗方案并獲得了齒輪應力系數(shù)。對20CrMnTi滲碳淬火齒輪表面殘余應力分布進行分區(qū)域檢測,并對影響因素進行分析;采取X射線衍射法在定性上對超聲法檢測齒輪表面殘余應力結(jié)果的合理性進行驗證。研究表明,本文設計的LCR波探頭具有較好的準確性與可靠性,仿真與驗證實驗均與理論情況相符。LCR波傳播時間的變化與傳播方向上的應力變化近似呈線性關系。被測齒輪整體輪齒表面殘余應力主要為壓應力,與滲碳淬火齒輪表面殘余應力的理論分布情況一致,符合齒輪制備的一般要求。局部應力集中造成殘余應力值較大,滲碳層較薄與輕度磨損導致表面殘余拉應力的存在;被測齒輪根部表面進行了淬火硬化處理,提高了齒輪的抗彎曲疲勞性能。耦合條件與溫度等外部因素對檢測結(jié)果均有一定的影響。在定性上,X射線衍射法實現(xiàn)了對超聲法檢測齒輪表面殘余應力合理性的驗證。本文設計的齒輪應力檢測方法與理論具有較好的可行性,研究結(jié)果對無損、高效地齒輪表面質(zhì)量檢測提供參考。
[Abstract]:As a part of gear subjected to alternating fatigue load, the surface quality of gear is very important. The distribution of surface residual stress has a great influence on the fatigue strength, and the unfavorable stress distribution will promote the occurrence of gear fatigue failure.Taking 20CrMnTi Carburizing and quenching gear as the research object, on the basis of the theory of ultrasonic stress measurement, this paper attempts to study the distribution of residual stress on the surface of gear by using critical refraction longitudinal wave (critical Refracted longitudinal wave) method.It provides the basis for the inspection of surface quality of transmission components with special structure such as gears.In this paper, the LCR wave probe is designed, and the accuracy and reliability of the design scheme are verified by combining the CIVA parameter simulation with the concrete experiment.The characteristics of LCR wave, the law of attenuation and penetration depth, and the influence of incident angle on LCR wave are systematically studied.The paper designs and builds a gear surface residual stress detection system, a probe for envelope gear surface stress detection, hardware system design and software system development, and formulates an experimental scheme for ultrasonic stress coefficient calibration and obtains gear stress coefficient.The distribution of residual stress on the surface of 20CrMnTi Carburizing and quenching gear was detected in different regions and the influencing factors were analyzed. The rationality of ultrasonic method in measuring residual stress on gear surface was verified qualitatively by X-ray diffraction method.The results show that the LCR wave probe designed in this paper has good accuracy and reliability, and the simulation and verification experiments are in accordance with the theoretical situation. The variation of propagation time of the LCR wave is approximately linear with the stress change in the propagation direction.The residual stress on the surface of the whole gear is mainly compressive stress, which is consistent with the theoretical distribution of residual stress on the surface of carburized and quenched gear, and meets the general requirements of gear preparation.Local stress concentration results in large residual stress, thin Carburizing layer and mild wear lead to the existence of residual tensile stress on the surface. The surface of the measured gear root is hardened and hardened to improve the bending fatigue resistance of the gear.External factors, such as coupling conditions and temperature, have a certain effect on the detection results.Qualitatively, X-ray diffraction method is used to verify the rationality of ultrasonic method in detecting residual stress on gear surface.The method and theory of gear stress detection designed in this paper are feasible, and the research results provide reference for nondestructive and efficient gear surface quality detection.
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG162.73;TG115.285

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本文編號：1683849