一种齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110564938A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910983980.4(22)申请日2019.10.16(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人严宏志朱鹏飞陈志吴顺兴伊伟彬(74)专利代理机构长沙市融智专利事务所(普通合伙)43114代理人谢浪(51)Int.Cl.C21D7/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮(57)摘要本发明提供了一种齿轮分区复合喷丸强化方法，包括以下步骤：齿轮齿面啮合特性分析；根据啮合接触应力分析结果，将齿轮齿面划分为喷丸区、过渡区和非喷丸区；其中，喷丸区对应齿轮的齿面啮合区，过渡区对应齿轮齿面位于喷丸区外围且接触应力不为零的区域，非喷丸区对应齿轮齿面位于过渡区之外的区域；对喷丸区和过渡区进行喷丸处理，保证喷丸区的残余压应力大于过渡区的残余压应力。该方法可有效提升螺旋锥齿轮抗疲劳耐磨损性能，降低了齿轮副噪声水平，实现车桥螺旋锥齿轮与车辆寿命一致性需求目标。CN110564938ACN110564938A权利要求书1/1页1.一种齿轮分区复合喷丸强化方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)齿轮齿面啮合特性分析；(2)齿面喷丸分区；根据步骤(1)啮合接触应力分析结果，将齿轮齿面划分为喷丸区、过渡区和非喷丸区；其中，喷丸区对应齿轮的齿面啮合区，过渡区对应齿轮齿面位于喷丸区外围且接触应力不为零的区域，非喷丸区对应齿轮齿面位于过渡区之外的区域；(3)喷丸处理；对喷丸区和过渡区进行喷丸处理，保证喷丸区的残余压应力大于过渡区的残余压应力。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，喷丸处理过程中通过感应加热装置对喷丸区和过渡区进行加热。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，喷丸区喷丸处理工艺条件为：弹丸直径≤0.2mm，弹丸硬度为58-63HRC，弹丸速度为60-100m/s，弹丸流量为11-13kg/min，喷丸区覆盖率≥1000％，喷丸区表面感应加热温度为200-400℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，喷丸处理后，过渡区最大残余压应力为900～1200Mpa，喷丸区最大残余压应力值达为1500-1600MPa，晶粒大小为100nm～10μm。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，喷丸处理采用四自由度以上喷丸系统，且喷枪的喷嘴直径为1～2mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)齿轮齿面啮合特性分析的具体过程如下：根据齿轮切齿原理、啮合原理推导齿轮副齿面方程，将齿面点离散化处理并导入软件中，构造出齿轮三维实体模型，利用软件对齿轮副齿面进行接触特性分析，得出接触迹线及齿面接触区。7.一种螺旋锥齿轮，包括齿轮本体，其特征在于：采用权利要求1-6任一项所述的方法对所述齿轮本体进行强化处理。2CN110564938A说明书1/4页一种齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮技术领域[0001]本发明属于齿轮表面强化技术领域，涉及一种齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮。背景技术[0002]喷丸强化技术是一种金属表面冷加工技术，齿轮制造厂家通常采用此种工艺来作为增加齿轮抗疲劳强度的一种工艺手段。目前车桥螺旋锥齿轮表面强化方法主要为传统喷丸强化，主要为离心式喷丸强化。传统喷丸为全齿面喷丸，一方面存在人力、物力的浪费的问题，另一方面因受喷面大，易造成应力分布不均匀，出现过喷与欠喷的问题，而且齿轮齿面各处的受力大小是不同的，采用传统喷丸使得齿面实际各处受力状况不对应，也即齿轮表面性能不能达到一致，容易导致裂纹萌生的问题，进而会对使齿面抗疲劳、耐磨损性能的提升产生影响。其次，传统喷丸强化方法对齿轮残余压应力、硬度、弯曲疲劳强度与接触疲劳强度等力学性能提高有限。因此，急需开发一种能够提高齿轮抗疲劳耐磨损性能，同时喷丸处理时间大幅缩短的齿轮喷丸强化方法。发明内容[0003]本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的目的之一在于提供一种处理成本低且能提高齿面抗疲劳耐磨损性能的齿轮分区复合喷丸强化方法及螺旋锥齿轮。[0004]为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：[0005]一种齿轮分区复合喷丸强化方法，包括如下步骤：[0006](1)齿轮齿面啮合特性分析；[0007](2)齿面喷丸分区；[0008]根据步骤(1)啮合接触应力分析结果，将齿轮齿面划分为喷丸区、过渡区和非喷丸区；其中，喷丸区对应齿轮的齿面啮合区，过渡区对应齿轮齿面位于喷丸区外围且接触应力不为零的区域，非喷丸区对应齿轮齿面位于过渡区之外的区域；[0009](3)喷丸处理；[0010]对喷丸区