喷丸工艺参数与齿轮表面粗糙度关联规律数值计算研究

简介

喷丸强化除了会对齿轮表面的残余应力场产生影响外,还会改变齿轮表面粗糙度。齿轮齿根处与分度圆处的表面粗糙度会强烈影响其服役性能,因此,研究喷丸过程中齿轮表面粗糙度的演变过程十分必要。为此,建立随机丸粒有限元模型来模拟齿根处与分度圆附近区域的喷丸强化过程,提取冲击区域所有的离散数据用以计算表面粗糙度参数;数值模拟得到的结果与齿轮喷丸后的测试结果基本吻合;并研究了喷丸时间、弹丸大小、冲击速度对齿根处与分度圆附近表面粗糙度参数的影响,从而可以合理地选择喷丸工艺参数,以达到控制齿轮喷丸后表面粗糙度的目的。研究结果表明,在同样的喷丸工艺参数下,分度圆处表面粗糙度Ra值与Rz值明显小于齿根处;随着冲击速度及弹丸直径的增加,齿根处表面粗糙度Ra值、Rz值明显增加且弹丸直径对粗糙度参数的影响大于冲击速度;随着冲击速度及弹丸直径的增加,分度圆表面粗糙度Ra值、Rz值明显增加,Rmr(-1)值减小,且弹丸直径对粗糙度参数的影响大于冲击速度。