20CrMnTi渗碳淬火齿轮表面残余应力的超声法检测
本文选题:齿轮 切入点:表面残余应力 出处:《南昌航空大学》2016年硕士论文
【摘要】:齿轮作为受到交变疲劳载荷的零件,其表面质量非常重要,表面残余应力分布对疲劳强度有重大影响,不利的应力分布将促使齿轮疲劳失效的发生。本文以20CrMnTi渗碳淬火齿轮为研究对象,在超声波应力检测方法理论研究基础上,尝试利用临界折射纵波(Critically Refracted Longitudinal,LCR Wave)方法研究齿轮表面残余应力的分布规律,为齿轮等结构特殊的传动构件的表面质量检测提供依据。本文设计了LCR波探头,并通过CIVA参数仿真与具体实验相结合的方法验证设计方案的准确性与可靠性。系统地研究了LCR波形特征、衰减与渗透深度规律,以及入射角度对LCR波的影响。设计并搭建了齿轮表面残余应力检测系统,包络齿轮表面应力检测用探头,硬件系统设计和软件系统开发;制定了超声应力系数标定实验方案并获得了齿轮应力系数。对20CrMnTi渗碳淬火齿轮表面残余应力分布进行分区域检测,并对影响因素进行分析;采取X射线衍射法在定性上对超声法检测齿轮表面残余应力结果的合理性进行验证。研究表明,本文设计的LCR波探头具有较好的准确性与可靠性,仿真与验证实验均与理论情况相符。LCR波传播时间的变化与传播方向上的应力变化近似呈线性关系。被测齿轮整体轮齿表面残余应力主要为压应力,与渗碳淬火齿轮表面残余应力的理论分布情况一致,符合齿轮制备的一般要求。局部应力集中造成残余应力值较大,渗碳层较薄与轻度磨损导致表面残余拉应力的存在;被测齿轮根部表面进行了淬火硬化处理,提高了齿轮的抗弯曲疲劳性能。耦合条件与温度等外部因素对检测结果均有一定的影响。在定性上,X射线衍射法实现了对超声法检测齿轮表面残余应力合理性的验证。本文设计的齿轮应力检测方法与理论具有较好的可行性,研究结果对无损、高效地齿轮表面质量检测提供参考。
[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.
【学位授予单位】:南昌航空大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TG162.73;TG115.285
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 汤长俊;李辉;;高速车轴车削加工表面残余应力的研究[J];机车车辆工艺;2011年01期
2 吴波;覃孟扬;叶邦彦;贺爱东;;车削加工表面残余应力离散度的实验研究[J];华南理工大学学报(自然科学版);2012年07期
3 余宪海;;表面残余应力对滑动磨损的影响[J];武汉水运工程学院学报;1991年03期
4 胡华南,周泽华,陈澄洲;预应力加工表面残余应力的理论分析[J];华南理工大学学报(自然科学版);1994年02期
5 胡永会;吴运新;郭俊康;;7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律[J];热加工工艺;2010年18期
6 李业欣;;材料表面残余应力测试技术研究[J];沈阳航空航天大学学报;2011年04期
7 付连会,王永海;7075厚壁管表面残余应力的研究[J];轻合金加工技术;1992年10期
8 刘志明,缪龙秀,李强,杨云;磁弹性法在测量高速客车车轴表面残余应力中的应用[J];北方交通大学学报;1996年04期
9 徐进,陈秉均;强冷磨削──一种控制表面残余应力的有效方法[J];机械工艺师;2001年01期
10 薛进学;赵波;焦锋;;超声高速研磨陶瓷表面残余应力特性研究[J];金刚石与磨料磨具工程;2009年04期
相关会议论文 前3条
1 逯智科;冯义辉;张泰华;;材料表面残余应力的仪器化压入识别方法[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
2 任旭东;张永康;周建忠;周立春;;工艺参数对激光冲击TA2表面残余应力的影响[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年
3 赵萌;王玉杰;韩晓平;牛林;;不锈钢表面残余应力与点蚀敏感性关系的局部电化学探针研究[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
相关博士学位论文 前3条
1 覃孟扬;基于预应力切削的加工表面残余应力控制研究[D];华南理工大学;2012年
2 季霞;微量润滑切削表面残余应力预测建模[D];上海交通大学;2014年
3 李月恩;模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D];山东大学;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 于鑫;高速列车车轴加工残余应力与疲劳寿命关系研究[D];山东大学;2015年
2 康强;刀具磨损对齿圈加工表面残余应力的影响研究[D];北京理工大学;2015年
3 武永甫;航空铝合金高速铣削表面残余应力预测与实验研究[D];上海交通大学;2013年
4 刘彤辉;镍基粉末高温合金铣削表层特征与耐腐蚀性研究[D];济南大学;2015年
5 王茹;20CrMnTi渗碳淬火齿轮表面残余应力的超声法检测[D];南昌航空大学;2016年
6 王维;球头铣削热作模具钢表面残余应力研究[D];山东大学;2010年
7 刘彦平;C_f/SiC复合材料表面残余应力研究[D];国防科学技术大学;2009年
8 刘文文;机械加工表面残余应力的有限元模拟与实验研究[D];南京航空航天大学;2012年
9 丁辉;基于多尺度仿真的超精密切削表面残余应力研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
10 陈学强;复杂槽型车刀片对切削加工表面残余应力影响规律的研究[D];哈尔滨理工大学;2013年
,本文编号:1683849
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/1683849.html