开题报告2012728(修改完成版2012-8-14)

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1、重载硬齿面齿轮的制造及检测技术研宄开题报告一、论文选题依据（包括本课题国内外研究现状述评，研宄的理论与实际意义，对科技、经济和社会发展的作用等）1、国内外研究现状随着对齿轮承载能力、可靠性、精密性等的耍求不断提高，当前硬齿面齿轮在重载齿轮中的应用越来越广泛，尤其是渗碳淬火磨削硬齿面齿轮。渗碳淬火磨削硬齿面齿轮具有承载能力大、体积小、重量轻、寿命长、相对使用成本低、传动质量好等特点，广泛应用于冶金机械、矿山机械、能源开采机械、发电机组、港机轮机、建筑机械、盾构掘进机械等的核心传动系统。例如，一台普通轧机单级传动齿轮减速器，经渗

2、碳淬火后，齿面硬度达到HRC60,重量从91t减轻到45t,平均使用寿命由3〜5年提高到10〜15年。（1）重载硬齿面齿轮的研究现状重载硬齿面齿轮的设计制造，最早见于瑞士、联邦德国等国家。美国在五十年代使用的许多高质量重载齿轮，也是由这些国家进口的。以费城齿轮公司为代表，该公司于五十年代末期，向瑞士马格公司引进了硬齿面制造技术，并购置了磨齿机及相应的其它设备仪器，有力地推动了美国齿轮工业的发展。六十年代初，日本的住友、大阪制锁造机公司、北条等齿轮制造厂家，也引进了硬齿面制造技术，对生产装配进行了更新改造，使齿轮质量得到很大提

3、高。90年代，日本大阪制锁造机公司和瑞士玛格公司的硬齿面齿轮，最大直径己经分别做到了2.7米和2.5米。我国从20世纪80年代开始，进行了大规模的硬齿面制造技术研究并引进了国外先进的硬齿面制造技术。现在，我国在车辆齿轮方面，己能批量生产汽车、工程车、拖拉机、摩托车渗碳淬火齿轮；在工业齿轮方面，己能生产功率达10kW、线速度为210m/s、0>4m的各种渗碳淬火齿轮，基本上能满足冶金、矿山、石化、起重运输、建材机械及航空航天飞行器、船舰发动机等高参数齿轮生产的耍求。然而，采用渗碳淬火磨削生产的大型重载硬齿面齿轮，虽然提高了齿轮

4、的承载能力，延长了齿轮的使用寿命，但仍然存在不少制造难点，如热处理畸变、磨削裂纹等。目前，在齿轮行业中研究最多和最深入的课题是减小和控制渗碳齿轮的热处理畸变。如国际上成立了零件的热处理畸变控制协会，每四年举行一次会议，其中着重探讨的就是渗碳淬火齿轮的畸变及控制问题。2001年在徳国不来梅（Bremen）大学成立了畸变工程研究中心，对零件（以渗碳淬火齿轮为主）整个加工过程中的畸变进行研究与控制，其下分为三个主耍部分，即（1）畸变机制研究；（2）畸变检测与控制；（3）相关任务，包括材料基础数据库、残余应力与分析、畸变的数值模拟。

5、英W材料工程院对渗碳钢的淬透性、钢的冶炼方式、浇注方式及锭型、锻造工艺、渗碳淬火工艺、炉型与装炉方式、微观组织与渗碳前期的残余应力对齿轮畸变的影响进行了系统的研宄，对零件淬火过程中的传热学、温度场、应力场、畸变倾向进行了计算机模拟，并以实验进行验证。日本在20世纪60年代采用“QC”项H的形式对渗碳淬火齿轮的畸变作了深入、系统的研宄，对于给定条件下（包括齿轮设计参数、材料、热处理工艺条件等）的渗碳淬火齿轮，期望可量化地预测其畸变（包括齿轮尺寸胀缩、齿形、齿向变化等）。美国则投资两千万美金用于研究零件热处理畸变的控制，并提出于

6、2020年实现零件“零热处理畸变”的目标。目前国内对渗碳淬火齿轮的畸变及控制问题主要集中在小模数的汽车齿轮领域，并且着重于研究某局部，缺乏系统性，所提出的畸变控制也缺乏系统性，往往不能取得良好的效果。而在中、大模数的机车、矿山齿轮等领域，还未见有关于渗碳淬火齿轮热处理畸变及控制方面的研究报道。近几年化学催渗渗碳、稀土催渗渗碳以及低压真空渗碳+高压气淬，广泛应用于大批量生产的小齿轮。在美国、欧洲和闩本的汽车制造业中己越来越多的应用低压真空渗碳+高压气淬方法，显著地减小了热处理畸变。我国在化学催渗渗碳技术方面也己成熟。稀土催渗也

7、主耍用于汽车齿轮的渗碳处理。因而，对于渗碳淬火齿轮的畸变及控制问题，尤其是针对大型重载齿轮的热处理畸变及控制，还需继续深入地研究。对于磨削裂纹、渐开线长度不足以及齿根凸台等问题，研究者除过考虑热处理变形因素的影响外，还从磨削余量、滚刀设计以及砂轮、切削液的选择等角度出发幵展了大量的研宄。此外，大型重载齿轮的齿形、周节、齿向、齿面硬度、光洁度的检测，在量仪选用和检测技术水平上也是一个难点。大型齿轮尺寸巨大，专业的齿轮测量仪己经无法企及。现在，大型齿轮的质量保证主耍靠三坐标测量机来完成，同时，在机测量则是近年来提升巨型齿轮加工过

8、程控制、降低废品率的有效解决方案。（2）当前存在的制造难点综上所述，重载硬齿面齿轮的渗碳淬火磨削技术虽己日趋成熟，但仍然存在不少的制造难点需耍进一步的研究解决。主耍有：①如何控制并减小渗碳淬火磨削大型重载齿轮的热处理变形问题；②如何确定合理的磨削工艺参数以消除渐开线长度不足、齿根产生凸台等