0I:10.13374/j.1ssn1001-053x.1997.05.014 第19卷第5期 北京科技大学学报 Vol.19 No.5 1997年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.1997 40Cr调质齿轮弯曲强度可靠性试验研究 陶晋王小群谈嘉祯 北京科技大学机械工程学院，北京100083 摘要论述了40C钢调质齿轮轮齿弯曲疲劳强度可靠性的试验研究.试验是在4个应力水平（每 个应力水平的样本不少于6个)上进行的.在试验数据基础上，拟合出R一S一N曲线及方程.最终 获得40Cr钢调质齿轮轮齿在不同可靠度时的弯，弯曲疲劳强度值. 关键词调质齿轮，弯曲疲劳，R一S一W曲线 中图分类号TH132.413 合金钢调质齿轮是我国机械、冶金行业广泛应用的齿轮，但是设计它所需的基础数据一 疲劳极限应力值，GB3480-83中是照搬ISO的数据.但ISO的试验齿轮与我国齿轮在材料性 能和热处理工艺方面均存在较大的差别.GB3480-83所提供的数据与我国齿轮的真实极限应 力值是否相符，未经证实.因而据此设计国产材料齿轮具有很大的风险.此外，GB3480-83提 供的数据不能满足齿轮不同可靠度的设计要求，也不能对齿轮进行不同可靠度的寿命预 测.为此，本文对国产材料40C调质齿轮进行了轮齿弯曲疲劳试验研究，求得了这种齿轮弯 曲的R一S一N曲线簇方程以及各种可靠度下的弯曲疲劳极限应力值，为这种齿轮的可靠度 寿命预测提供了基础数据， 1试验机和试验齿轮 试验机是英国1603型电磁谐振疲劳试验机.该试验机加载精度较高，加载范围为 ±100kN,加载频率范围为100~200Hz. 试验齿轮工艺路线：轮坯锻造→正火，870℃，保温1h,空冷→精车毛坯→调质处理→精车 毛坯→滚齿.其中调质工艺是：860℃，保温40mi,油淬，610~620℃回火.齿坯平均硬度 265HB.经检测，化学成分及力学性能均符合GB3077-88的规定.试验齿轮几何参数： m=4.5mm,齿宽b=14mm,B=0,x=0,齿根表面粗糙度R=25μm. 2试验方法和失效判据 采用双齿脉动加载试验法试验.加载频率为150Hz.分4个载荷级加载，每级试验样本不 少于6个.试验应力的计算按GBT14230-93).被试轮齿在所有试验齿轮中随机抽取，并按至 1996-03-25收稿第一作者女39岁。讲师 ◆机城工业部科技基金项目第 1 9卷 第5期 19 9 7年 1 0月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f nU i v e r s iyt o f 反 i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ij i n g V o l . 1 9 N o . 5 ( k t . 1 9 9 7 40 c : 调 质齿 轮弯曲强度 可靠性试验研究 ’ 陶 晋 王 小群 谈嘉祯 北京科技大学机械工程学院 , 北京 10 0 0 83 摘要 论述 了 4 0 C r 钢调质齿轮轮齿弯 曲疲劳强度可 靠性 的试验研究 . 试验是在 4 个应力水平 ( 每 个应 力水平 的样本不 少于 6 个 ) 上进行的 . 在试验数据基 础上 , 拟合 出 开一 S 一一刀曲线及方 程 . 最终 获得 4 0C r 钢调质齿轮轮齿在 不同可靠度时的弯 , 弯曲疲劳强度值 . 关键 词 调质齿轮 , 弯曲疲劳 , 开一 马 坚一 N 曲线 中图分类号 T H 1 32 . 4 1 3 合 金 钢调 质 齿轮是 我 国机 械 、 冶金 行业 广泛 应用 的齿 轮 , 但是 设计 它所 需 的基 础数 据一 疲劳 极 限应 力 值 , G B 34 80 一 83 中是 照 搬 15 0 的数 据 . 但 15 0 的 试验 齿轮 与我 国 齿轮 在材 料性 能和 热处理工 艺方 面均 存在较 大 的差别 . G B 3 4 8 0 一 83 所 提供 的数 据 与我 国齿轮 的真实极 限应 力值是 否相 符 , 未 经证 实 . 因而 据此 设 计 国产材 料 齿轮 具 有很 大 的 风险 . 此外 , G B 3 4 8O 一 83 提 供 的 数 据 不 能 满 足 齿 轮 不 同可 靠 度 的设 计 要 求 , 也 不 能 对齿 轮 进 行 不 同 可 靠 度 的 寿命 预 测 . 为此 , 本文 对国产材 料 4 0 C r 调质 齿轮 进行 了轮齿 弯曲疲 劳试验 研 究 , 求 得 了 这 种齿轮 弯 曲 的 介一 昌梦一 N 曲线 簇方程 以 及各种 可靠 度 下 的弯 曲疲 劳极 限应 力 值 , 为这 种 齿 轮 的可靠 度 寿命预测 提供了基础 数据 . 1 试验机和 试验齿轮 试 验 机 是 英 国 16 0 3 型 电 磁 谐 振 疲 劳 试 验 机 . 该 试 验 机 加 载 精 度 较 高 , 加 载 范 围 为 士 10 0 k N , 加载 频率 范 围 为 10 0 一 2 0 0 zH . 试 验齿 轮 工艺 路线 : 轮 坯 锻造 * 正火 , 8 70 ℃ , 保温 l h , 空 冷、 精 车 毛坯、 调 质处 理 。 精 车 毛 坯 一 滚 齿 . 其 中 调 质 工 艺 是 : 8 60 ℃ , 保温 40 m in , 油 淬 , 61 0 一 62 0 ℃ 回 火 . 齿 坯 平 均 硬 度 26 5 H B . 经 检 测 , 化 学 成 分 及 力 学 性 能 均 符 合 G B 3 0 7 一 8 的 规 定 . 试 验 齿 轮 几 何 参 数 : m = 4 . 5 m m , 齿 宽 b = 14 nmr , 声= 0 , x = o , 齿 根 表面粗糙 度 R z = 2 5 卜m . 2 试验方 法和 失效判据 采用 双齿脉 动加 载 试验法 试验 . 加 载频率 为 150 比 . 分 4 个载荷 级加 载 , 每 级 试验样本 不 少于 6 个 . 试验 应力 的计 算按 G B 厅 14 23 0 一 93 川 . 被试 轮齿 在所有 试验 齿 轮 中随机抽取 , 并按至 19 9 6 一 0 3 一 2 5 收 稿 第一作者 女 39 岁 讲师 * 机械工业部科技基金 项 目 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1997. 05. 014