本發(fā)明涉及一種測試試驗流程的設(shè)計，具體涉及一種齒輪應(yīng)力壽命應(yīng)力曲線(SN曲線)測試流程的設(shè)計方法。

背景技術(shù)：
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齒輪材料疲勞壽命應(yīng)力曲線(SN曲線)測試屬于破壞性試驗，試驗分為彎曲疲勞試驗和接觸疲勞試驗。其原理是通過增加齒輪傳輸功率(扭矩)，來實現(xiàn)疲勞損壞，而金屬的疲勞是由于在全部金屬的原子晶格的積累塑性變形所引起的。為保證完成實驗?zāi)康模瑥澢囼灡仨毐荛_接觸疲勞，接觸試驗必須避開彎曲疲勞的影響。彎曲疲勞試驗是靜態(tài)加載試驗，不涉及嚙合運動，因此不存在出現(xiàn)接觸疲勞的可能。接觸疲勞試驗是動態(tài)模擬試驗，模仿齒輪副嚙合運動，因此必須在保證不出現(xiàn)彎曲疲勞損壞的條件下，首先出現(xiàn)接觸疲勞損壞。齒輪應(yīng)力壽命曲線測試流程是先完成齒輪設(shè)計制造，再進行試驗。對于由于各種因素造成的齒輪內(nèi)在質(zhì)量不穩(wěn)定的情況下，在接觸疲勞試驗中，往往因彈性變形、熱變形或制造誤差等引起的基節(jié)誤差，會造成齒輪嚙入嚙出沖擊。從而使試驗出現(xiàn)以下不良后果：一是接觸疲勞損壞引入其它損壞模式，影響數(shù)據(jù)準確性；二是齒輪嚙入嚙出沖擊，造成傳動誤差增大，使機床因振動增大不能正常工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明通過改變試驗整體流程，用以解決了齒輪材料疲勞壽命應(yīng)力曲線測試過程中出現(xiàn)的因齒輪嚙入嚙出沖擊，造成的機床不能正常工作和數(shù)據(jù)準確性 不足的問題。

本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種齒輪應(yīng)力壽命曲線測試流程的設(shè)計方法，包括以下五個步驟：

1、試驗齒輪初步設(shè)計和制造：其中接觸疲勞實驗齒輪不進行齒面精加工；

2、試驗流程加載量綜合設(shè)計：具體指接觸疲勞實驗過程中的加載載荷量，接觸疲勞接觸應(yīng)力按理論接觸應(yīng)力的120％、140％、160％計算，計算120％、140％、160％狀態(tài)下的加載力；

3、在彎曲疲勞試驗中測齒輪彎曲變形量：按照上述步驟2中計算得出的120％，140％、160％狀態(tài)下的加載力，在齒輪漸開線最大壓力角位置按齒輪實際受力狀態(tài)分別加定上述載荷，使用照相測量系統(tǒng)進行變形量測量；

4、接觸疲勞實驗齒輪齒形齒向修形：按照第3步所得的齒輪彎曲變形量Δ1作為依據(jù)進行拋物線修形設(shè)計，修形在雙齒嚙合區(qū)進行，修形量從最大值Δ逐漸變化到零，單齒嚙合區(qū)所對應(yīng)的漸開線段不修形，

取Δ＝Δ1+Δfb

δmax＝3+3.5ω×10^-3

δmin＝0+3.5ω×10^-3

式中Δ——修形量最大值

Δ1——加載實際變形量即齒輪彎曲變形量

Δfb——接觸疲勞實驗齒輪精加工時產(chǎn)生的基節(jié)差

δmax——最大修形公差值

δmin——最小修形公差值

ω——單位齒寬的載荷；

5、按照階梯試驗、等效試驗和常規(guī)接觸疲勞試驗流程對接觸疲勞實驗齒輪 進行試驗：階梯試驗是指在試驗初期力矩與轉(zhuǎn)速按設(shè)計值分3份以上等值交替上升，目的是使齒輪跑合良好和防止冷膠合損傷出現(xiàn)；等效試驗是在齒輪加載荷達到工況等級后，每一工況等級必須運轉(zhuǎn)20min以上，目的是防止膠合損傷出現(xiàn)。

具體實施方式：

本發(fā)明是一種齒輪應(yīng)力壽命曲線測試流程的設(shè)計方法，包括以下五個步驟：

1、試驗齒輪初步設(shè)計和制造：其中接觸疲勞實驗齒輪不進行齒面精加工；

2、試驗流程加載量綜合設(shè)計：具體指接觸疲勞實驗過程中的加載載荷量，接觸疲勞接觸應(yīng)力按理論接觸應(yīng)力的120％、140％、160％計算，計算120％、140％、160％狀態(tài)下的加載力；

3、在彎曲疲勞試驗中測齒輪彎曲變形量：按照上述步驟2中計算得出的120％，140％、160％狀態(tài)下的加載力，在齒輪漸開線最大壓力角位置按齒輪實際受力狀態(tài)分別加定上述載荷，使用照相測量系統(tǒng)進行變形量測量；

照相測量系統(tǒng)采用最新藍光技術(shù)，利用結(jié)構(gòu)光、非接觸三角法測量原理，通過光源將一定模式的結(jié)構(gòu)光投射到物體的表面，在表面形成由被測物體表面形狀所調(diào)制的光學三維圖像。該三維圖像通過三組相機拍攝獲得物體二維的畸變圖像。根據(jù)結(jié)構(gòu)光的3D信息，利用三維重構(gòu)技術(shù)經(jīng)過在計算機處理得到物體表面的三維坐標信息。

4、接觸疲勞實驗齒輪齒形齒向修形：按照第3步所得的齒輪彎曲變形量Δ1作為依據(jù)進行拋物線修形設(shè)計，修形在雙齒嚙合區(qū)進行，修形量從最大值Δ逐漸變化到零，單齒嚙合區(qū)所對應(yīng)的漸開線段不修形，

取Δ＝Δ1+Δfb

δmax＝3+35ω×10^-3

δmin＝0+3.5ω×10^-3

式中Δ——修形量最大值

Δ1——加載實際變形量即齒輪彎曲變形量

Δfb——接觸疲勞實驗齒輪精加工時產(chǎn)生的基節(jié)差

δmax——最大修形公差值

δmin——最小修形公差值

ω——單位齒寬的載荷；

5、按照階梯試驗、等效試驗和常規(guī)接觸疲勞試驗流程對接觸疲勞實驗齒輪進行試驗：階梯試驗是指在試驗初期力矩與轉(zhuǎn)速按設(shè)計值分3份以上等值交替上升，目的是使齒輪跑合良好和防止冷膠合損傷出現(xiàn)；等效試驗是在齒輪加載荷達到工況等級后，每一工況等級必須運轉(zhuǎn)20min以上，目的是防止膠合損傷出現(xiàn)。

本試驗流程設(shè)計方法通過對齒輪疲勞測試流程的改進和調(diào)整，完善實驗齒輪的接觸疲勞發(fā)生狀態(tài)，實現(xiàn)實驗齒輪在進行觸疲勞壽命應(yīng)力曲線(SN曲線)測試時，在不發(fā)生彎曲疲勞的情況下，先行出現(xiàn)接觸疲勞失效形式。本設(shè)計方法的核心點在于先完成彎曲疲勞試驗齒輪的試驗后，再進行接觸疲勞試驗齒輪的精加工和試驗。目的是利用彎曲疲勞試驗獲得的數(shù)值，保證接觸疲勞試驗齒輪修形量的準確性，確保接觸疲勞試驗過程中，既不會因修形量太大出現(xiàn)重合度不足導(dǎo)致彎曲損壞，又不會因修形量太小出現(xiàn)嚙入嚙出沖擊。同時在接觸疲勞試驗過程中增加了階梯試驗、等效試驗，目的是防止膠合損傷模式的出現(xiàn)。

該流程設(shè)計方法雖因流程調(diào)整造成工序略為繁瑣，但本方法可以有效避免因制造技術(shù)水平帶來的試驗不確定性，為齒輪材料疲勞壽命應(yīng)力曲線(SN曲線)測試提供了一種全新的可靠的解決途徑。

本發(fā)明通過提供一種試驗流程設(shè)計方法，解決了目前試驗臺架(DIN標中心距160mm、91.5mm)在進行齒輪材料接觸疲勞壽命應(yīng)力曲線(SN曲線)測試試驗時，增加齒輪傳輸功率(增大扭矩或提高轉(zhuǎn)速)的過程中，出現(xiàn)齒輪彎曲斷裂的失效形式或機床損壞不能正常工作等問題。