交错螺旋齿轮磨损原因分析.pdf

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1、AcademicResearch技术交流交错螺旋齿轮磨损原因分析12薛红军，靳军（1.海军驻上海七〇四研究所军事代表室，上海200031；2.上海船舶设备研究所，上海200031）摘要：对交错螺旋齿轮的齿面磨损进行原因分析，包括热处理工艺检查和有限元计算，明确磨损是由于螺旋齿轮的强度不足所致。对螺旋齿轮主动轮采取渗碳淬硬，从动轮采取离心浇铸，并通过500小时试验验证，磨损问题获得解决。关键词：箱体螺旋齿轮；磨损；试验；有限元中图分类号：TP132.41文献标志码：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.

2、2015.05.015CauseAnalysisoftheSpiralHelicalGear12XUEHong-jun,JINJun(1.NavalrepresentativeOfficeatNo.704ResearchInstitute,Shanghai200031,China;2.ShanghaiMarineEquipmentResearchInstitute,Shanghai200031,China)Abstract:Thewearingcauseofthespiralhelicalgearisanalyzedby

3、checkingtheheattreatmentmethodandbyusingfiniteelementcalculation.Theinadequatestrengthofspiralhelicalisthemaincause.Theproblemissolvedbycarburizingandquenchingthedrivinggearandbycentrifugalcastingthedrivengear.Themethodisverifiedby500-hourtest.Keywords:spiralheli

4、calgear;wear;experiment;finiteelement0引言接机组的调节系统，为机组提供调节动力油及润滑油。交错螺旋齿轮用来传递空间中两交错轴间的运此传动结构在试验中，发生交错螺旋齿轮齿面磨损故障，动，就单个齿轮而言都是斜齿轮，具有制造工艺简单，图2所示是交错螺旋齿轮从动轮和主动轮的拆检照片。可以方便实现任意轴交角间的传动，方便凑配中心距[1]以及对轴交角、中心距误差不敏感等优点。但因为交错螺旋齿轮属于点接触传动，接触应力相对平行轴齿轮传动更大、承载能力低、易发生磨损，较少用于动力传动结构中。某传动采

5、用交错螺旋齿轮结构用于调节自身的动力来源，图1所示是该交错螺旋齿轮的传动三维示意图，其中主动轮齿数23，从动轮齿数35，法向模数为2.0。交错螺旋齿轮主动轮套装在减速器转子上，通过交错螺旋啮合带动从动轮工作，从动轮再通过花键连图1交错螺旋齿轮传动示意作者简介：薛红军（1969-），男，硕士。研究方向：轮机工程。65机电设备2015/51.2.1计算模型为考察本传动交错螺旋齿轮的齿面接触应力，利用Ansys软件对交错齿轮进行有限元计算分析，图3所示是交错螺旋齿轮的装配及有限元计算模型。图中，上方是主动轮，下方是从动轮，在模

6、型简化过程时，有限元计算中分别对主动轮与从动轮取一部分齿进行分析。图2从动轮(左)与主动轮拆检照片1故障原因分析该交错螺旋齿轮主动轮材质为42CrMo，调质处理，从动轮材质为ZCuSn10P1，砂型浇铸。由图2拆检照片可见，从动轮齿面磨损严重，主动轮齿面也有磨痕。该传动结构的原型结构长期试验运行考核后齿面无明显磨损现象。该传动的结构与母型结构一致，交图3交错螺旋齿轮装配及有限元计算模型错螺旋齿轮的安装、喷油等检查结果均满足设计要求，与母型结构一致。前期设计过程中也对交错螺旋齿轮1.2.2网格划分及计算设置母型的齿形参数及

7、材质成分进行过检测，但并未对热网格划分以六面体网格为主，并对接触齿面进行处理工艺进行检查。因此，在结构参数、安装、喷油加密处理。计算约束设置中，主动轮施加圆柱约束，等要素均满足设计要求的情况下，本次交错螺旋齿轮保持周向转动自由和扭矩，根据功率计算扭矩为磨损的原因很可能是由于不同的热处理工艺差异所3.43N·m；从动轮施加固定约束。图4是模型的网格划致。分和约束设置。根据该机组交错螺旋齿轮的相关参数1.1热处理工艺检查计算，重合度为1.83，因此有两对齿同时啮合，有限元交错螺旋齿轮发生磨损后，对母型结构交错螺旋计算中设置了

8、两对接触对。齿轮进行硬度及热处理工艺检查，检查结果见表1。表1交错螺旋齿轮热处理检查对比表序号名称热处理工艺表面硬度主动轮/>55HRC1母型结构从动轮/>110HBS主动轮调质约280HBS2本型结构从动轮砂型浇铸约80HBS图4交错螺旋齿轮网格划分及约束设置由上表可见，母型结构交错螺旋齿轮的齿面硬度均明显高于本传