李智敏

(广州广电运通金融电子股份有限公司，广东 广州 510663)

高强度齿轮单齿弯曲疲劳强度试验

李智敏

(广州广电运通金融电子股份有限公司，广东 广州 510663)

对两种低碳合金结构钢制成的实际齿轮，选择渗碳淬火加喷丸这种典型的表面强化工艺进行强化，通过试验发现现有设计手册存在的一些问题，研究高强度齿轮经表面强化后材料疲劳特性的变化情况。

齿轮；单齿弯曲；疲劳强度

0 引言

为弥补齿轮表面强化的不足，工程上常同时使用几种表面强化方法使齿轮达到较理想的强化效果。渗碳淬火后，齿轮材料表面会形成一种软化层，为了改善这种软化层，通常会增加喷丸工艺提高齿轮的强度。本文选择的研究对象为两种国产轿车变速箱齿轮，齿轮材料均为应用极广泛的低碳合金结构钢，且都经过渗碳淬火加喷丸处理。通过试验得到这两种齿轮经同种表面工艺强化后的弯曲疲劳强度和疲劳寿命。

1 20MnCr5齿轮试验

第一种齿轮材料为20MnCr5，齿数20，变位量1.5 mm，模数3 mm，压力角17.5°，变位系数1.5。疲劳极限427 MPa，抗拉强度930 MPa。材料的化学成分质量分数如表1所示。齿轮经渗碳淬火加喷丸处理后齿面硬度为59～63HRC，硬度为52HRC的有效硬化层深度为0.7～1.0 mm，齿根心部硬度为36～47HRC。齿轮表面马氏体中有17%保留奥氏体。

表1 20MnCr5材料的化学成分 单位：%

做试验前，我们采取两种方法对经表面强化的齿轮抗拉强度进行预测。

第一种预测方法：根据热处理条件和硬化层深度采用查手册图表方法，预测抗拉强度为1 847 MPa。……