强化方法对重载齿轮弯曲疲劳强度影响的研究现状与建议

李彩云^1,2，邢志国²，赵向伟¹，王海斗²，李国禄¹，石佳东¹

1. 河北工业大学材料科学与工程学院2. 陆军装甲兵学院装备再制造技术国防科技重点实验室

摘 要：齿轮传动系统以传动比准确、稳定可靠、寿命长、效率高、结构紧凑等优点,被广泛应用于各种机械设备中,直接决定着整机产品的性能。重载齿轮的主要失效模式是磨损、点蚀、胶合与断裂,其中,断裂带来的灾难和损失最大,而断裂失效中又以弯曲疲劳断裂为主。近年来,有关重载齿轮的研究成果表明,表面强化技术已成为实现重载齿轮的高弯曲疲劳极限和长弯曲疲劳耐久寿命等高性能要求的核心技术。然而,随着军用车辆、舰艇、航空航天器、高速铁路设施等技术的进步与发展,其动力传动机构进一步要求重载齿轮具有高质量、高效率、低变形、低成本的"二高二低"等特点,传统单一的表面强化技术已难以满足重载齿轮表面性能的要求。因此,研究具有"二高二低"的重载齿轮表面强化方法显得极为迫切。近年来,一些新型的表面强化技术和表面复合强化技术正在替代传统的表面强化技术,如机械能表面强化技术、高能束表面强化技术及复合表面强化技术等已经在重载齿轮表面强化的处理上得到了一定的应用,并取得了良好的工程实用效果。通过复合多种表面强化技术,比如热喷涂与喷丸相结合的复合强化工艺等,可以实现齿轮综合性能的协同提升。本文简要分析了重载齿轮服役工况与弯曲疲劳失效机理,总结了残余应力、粗糙度、渗层在重载齿轮服役过程中的重要作用。综述了不同表面强化技术在重载齿轮中的研究和应用现状,其中微粒喷丸、激光喷丸、稀土催渗、脉冲磁场强化等表面强化新技术越来越受到国内外研究者的重视。文中阐述了这些强化技术的基本原理、技术特点和应用效果,最后就今后重载齿轮强化的发展提出了若干建议,以期为工业应用中重载齿轮的使用提供参考,提高其服役安全性。

关键词：重载齿轮;弯曲疲劳强度;表面性能;齿轮强化方法;