Многие частиновые редукторы энергиииавтомобильные шестерниПроект требует дробеструйной обработки после шлифования зубчатых колес, что ухудшает качество поверхности зубьев и даже влияет на характеристики NVH системы. В данной статье изучается шероховатость поверхности зубьев при различных условиях процесса дробеструйной обработки и различных деталей до и после дробеструйной обработки. Результаты показывают, что дробеструйная обработка увеличивает шероховатость поверхности зуба, на которую влияют характеристики деталей, параметры процесса дробеструйной обработки и другие факторы; При существующих условиях серийного производства максимальная шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки в 3,1 раза выше, чем до дробеструйной обработки. Обсуждается влияние шероховатости поверхности зуба на характеристики NVH и предлагаются меры по улучшению шероховатости после дробеструйной обработки.

Учитывая вышеизложенное, в данной статье обсуждаются следующие три аспекта:

Влияние параметров процесса дробеструйной обработки на шероховатость поверхности зубьев;

Степень усиления дробеструйной обработки на шероховатости поверхности зубьев в условиях существующего серийного производства;

Влияние повышенной шероховатости поверхности зуба на характеристики NVH и меры по улучшению шероховатости после дробеструйной обработки.

Дробеструйная обработка – это процесс, при котором на поверхность деталей ударяются многочисленные мелкие снаряды высокой твердости и высокой скорости движения. При высокоскоростном ударе снаряда на поверхности детали образуются ямки и происходит пластическая деформация. Организации вокруг ям будут сопротивляться этой деформации и создавать остаточное сжимающее напряжение. Перекрытие многочисленных ямок приведет к образованию однородного слоя остаточных сжимающих напряжений на поверхности детали, тем самым улучшая усталостную прочность детали. В зависимости от способа достижения высокой скорости дробеструйная обработка обычно делится на дробеструйную обработку сжатым воздухом и центробежную дробеструйную обработку, как показано на рисунке 1.

При дробеструйной обработке сжатым воздухом в качестве энергии для распыления дроби из пистолета используется сжатый воздух; При центробежной дробеструйной очистке используется двигатель, который приводит в движение рабочее колесо с высокой скоростью для выброса дроби. К ключевым параметрам процесса дробеструйной обработки относятся прочность насыщения, покрытие и свойства среды дробеструйной обработки (материал, размер, форма, твердость). Прочность насыщения является параметром, характеризующим прочность дробеструйной обработки, которая выражается высотой дуги (т.е. степенью изгиба образца для испытаний по Альмену после дробеструйной обработки); Коэффициент покрытия относится к отношению площади, покрытой ямкой после дробеструйной обработки, к общей площади дробеструйной обработки; Обычно используемые материалы для дробеструйной обработки включают дробь для резки стальной проволоки, литой стальной дроби, керамическую дробь, стеклянную дробь и т. д. Размер, форма и твердость материалов для дробеструйной обработки бывают разных классов. Общие технологические требования к деталям валов трансмиссии приведены в таблице 1.

Тестовая деталь — шестерня промежуточного вала 1/6 гибридного проекта. Структура шестерни показана на рисунке 2. После шлифования микроструктура поверхности зуба имеет класс 2, твердость поверхности — 710HV30, а эффективная глубина упрочняющего слоя — 0,65 мм, что соответствует техническим требованиям. Шероховатость поверхности зуба перед дробеструйной обработкой показана в Таблице 3, а точность профиля зуба показана в Таблице 4. Видно, что шероховатость поверхности зуба перед дробеструйной обработкой хорошая, а кривая профиля зуба плавная.

План испытаний и параметры испытаний

В испытании используется машина для дробеструйной обработки сжатым воздухом. Из-за условий испытаний невозможно проверить влияние свойств дробеструйной среды (материал, размер, твердость). Таким образом, свойства дробеструйной среды в ходе испытания остаются постоянными. Проверяется только влияние силы насыщения и покрытия на шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки. См. таблицу 2 для схемы испытаний. Конкретный процесс определения параметров испытаний заключается в следующем: нарисуйте кривую насыщения (рис. 3) с помощью купонного теста Альмена, чтобы определить точку насыщения, чтобы зафиксировать давление сжатого воздуха, поток стальной дроби, скорость движения сопла, расстояние сопла от деталей. и другие параметры оборудования.

результат теста

Данные о шероховатости поверхности зуба после дробеструйной обработки показаны в Таблице 3, а точность профиля зуба показана в Таблице 4. Видно, что при четырех условиях дробеструйной обработки шероховатость поверхности зуба увеличивается, а кривая профиля зуба становится вогнутой и выпуклая после дробеструйной обработки. Для характеристики увеличения шероховатости используют отношение шероховатости после напыления к шероховатости до напыления (табл. 3). Видно, что увеличение шероховатости различно в четырех условиях процесса.

Пакетное отслеживание увеличения шероховатости поверхности зуба путем дробеструйной обработки

Результаты испытаний в разделе 3 показывают, что шероховатость поверхности зуба увеличивается в разной степени после дробеструйной обработки с использованием различных процессов. Чтобы полностью понять влияние дробеструйной обработки на шероховатость поверхности зуба и увеличить количество образцов, было выбрано 5 изделий, 5 типов и всего 44 детали для отслеживания шероховатости до и после дробеструйной обработки в условиях серийного производства дроби. процесс оклейки. В Таблице 5 приведены физические и химические данные, а также информация о процессе дробеструйной обработки гусеничных деталей после шлифования зубчатых колес. Данные о шероховатости и увеличении передней и задней поверхностей зуба до дробеструйной обработки показаны на рис. 4. На рисунке 4 показано, что диапазон шероховатости поверхности зуба перед дробеструйной обработкой составляет Rz1,6 мкм-Rz4,3 мкм; после дробеструйной обработки шероховатость увеличивается, а диапазон распределения составляет Rz2,3 мкм-Rz6,7 мкм； Максимальная шероховатость может быть увеличена в 3,1 раза перед дробеструйной обработкой.

Факторы, влияющие на шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки

Из принципа дробеструйной обработки видно, что высокая твердость и высокая скорость движения дроби оставляют на поверхности детали бесчисленные ямки, которые являются источником остаточных сжимающих напряжений. В то же время эти ямки неизбежно увеличивают шероховатость поверхности. Характеристики деталей до дробеструйной обработки и параметры процесса дробеструйной обработки будут влиять на шероховатость после дробеструйной обработки, как указано в Таблице 6. В разделе 3 данной статьи при четырех условиях процесса шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки увеличивается до разные степени. В этом тесте есть две переменные, а именно шероховатость перед дробеструйной обработкой и параметры процесса (сила насыщения или покрытие), которые не могут точно определить взаимосвязь между шероховатостью после дробеструйной обработки и каждым отдельным влияющим фактором. В настоящее время многие ученые провели исследования по этому вопросу и предложили теоретическую модель прогнозирования шероховатости поверхности после дробеструйной обработки, основанную на моделировании методом конечных элементов, которая используется для прогнозирования соответствующих значений шероховатости в различных процессах дробеструйной обработки.

Основываясь на реальном опыте и исследованиях других ученых, можно предположить, как влияют различные факторы, как показано в Таблице 6. Видно, что на шероховатость после дробеструйной обработки всесторонне влияют многие факторы, которые также являются ключевыми факторами. влияет на остаточное сжимающее напряжение. Чтобы снизить шероховатость после дробеструйной обработки за счет обеспечения остаточных сжимающих напряжений, требуется большое количество технологических испытаний для постоянной оптимизации комбинации параметров.

Влияние шероховатости поверхности зубьев на характеристики NVH системы

Детали шестерни находятся в системе динамической передачи, и шероховатость поверхности зубьев влияет на их характеристики NVH. Результаты экспериментов показывают, что при одинаковой нагрузке и скорости, чем больше шероховатость поверхности, тем больше вибрация и шум системы; Когда нагрузка и скорость увеличиваются, вибрация и шум усиливаются.

В последние годы количество проектов новых энергетических редукторов быстро растет и демонстрирует тенденцию развития высокой скорости и большого крутящего момента. В настоящее время максимальный крутящий момент нашего нового энергоредуктора составляет 354 Н·м, а максимальная скорость — 16 000 об/мин, которая в будущем будет увеличена до более чем 20 000 об/мин. В таких условиях работы необходимо учитывать влияние увеличения шероховатости поверхности зубьев на характеристики NVH системы.

Меры по улучшению шероховатости поверхности зуба после дробеструйной обработки

Процесс дробеструйной обработки после шлифования шестерни может улучшить контактную усталостную прочность поверхности зуба шестерни и усталостную прочность на изгиб корня зуба. Если этот процесс необходимо использовать из соображений прочности в процессе проектирования шестерни, чтобы учесть характеристики NVH системы, шероховатость поверхности зуба шестерни после дробеструйной обработки может быть улучшена за счет следующих аспектов:

а. Оптимизируйте параметры процесса дробеструйной обработки и контролируйте усиление шероховатости поверхности зуба после дробеструйной обработки, исходя из обеспечения остаточного сжимающего напряжения. Это требует большого количества технологических испытаний, а универсальность процесса невелика.

б. Применяется процесс композитной дробеструйной обработки, то есть после завершения дробеструйной обработки нормальной прочности добавляется еще одна дробеструйная обработка. Повышенная прочность в процессе дробеструйной обработки обычно невелика. Тип и размер дроби можно регулировать, например, керамическая дробь, стеклянная дробь или дробь меньшего размера, нарезанная стальной проволокой.

в. После дробеструйной обработки добавляются такие процессы, как полировка поверхности зуба и свободное хонингование.

В этой статье изучена шероховатость поверхности зуба в различных условиях процесса дробеструйной обработки и различных деталей до и после дробеструйной обработки, и на основе литературы сделаны следующие выводы:

◆ Дробеструйная обработка увеличивает шероховатость поверхности зуба, на что влияют характеристики деталей перед дробеструйной обработкой, параметры процесса дробеструйной обработки и другие факторы, и эти факторы также являются ключевыми факторами, влияющими на остаточное сжимающее напряжение;

◆ При существующих условиях серийного производства максимальная шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки в 3,1 раза выше, чем до дробеструйной обработки;

◆ Увеличение шероховатости поверхности зубьев приведет к увеличению вибрации и шума системы. Чем больше крутящий момент и скорость, тем более очевидно увеличение вибрации и шума;

◆ Шероховатость поверхности зуба после дробеструйной обработки можно улучшить за счет оптимизации параметров процесса дробеструйной обработки, композитной дробеструйной обработки, добавления полировки или свободного хонингования после дробеструйной обработки и т. д. Ожидается, что оптимизация параметров процесса дробеструйной обработки позволит контролировать усиление шероховатости и примерно в 1,5 раза.