考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸强化仿真研究
刘义1
梅向前2
郭辉2
熊俊洋2
侯圣文3
董凡3
刘更2
1.西北工业大学 机电学院,西安 710072;陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西省齿轮传动重点实验室,西安 7100772.西北工业大学 机电学院,西安 7100723.陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西省齿轮传动重点实验室,西安 710077
摘要：[目的]喷丸强化可通过在齿轮表层引入残余压应力显著提升齿轮抗疲劳性能.现有喷丸数值仿真多将齿面局部简化为平面,未充分考虑齿廓曲率的影响.为揭示齿廓曲率对残余应力分布的影响机制,建立考虑齿廓特征的斜齿轮喷丸仿真模型,探究齿面关键部位的残余应力分布规律.[方法]首先,基于Johnson-Cook材料本构模型,借助Abaqus软件构建喷丸强化显式动力学仿真模型,提出不同入射角度下的覆盖率计算方法,经与已有试验结果对比验证模型准确性,为后续分析提供可靠支撑;其次,推导斜齿轮齿顶圆、分度圆、公切线及过渡曲面中心处的法曲率、弹丸入射角度与速度计算方法,明确各部位齿廓特征参数;然后,开展一次喷丸仿真计算,分析齿面凹凸曲率对残余应力场的作用规律;最后,设计多组二次喷丸工艺方案,探究弹丸直径与喷丸速度对残余应力分布的调控效应.[结果]结果表明,齿面由凹面向凸面过渡过程中,表面残余压应力与最大残余压应力均呈递减趋势;过渡曲面中心处的表面残余压应力、最大残余压应力及残余应力层深度均为全齿面最大值;二次喷丸可有效提升最大残余压应力,增大二次喷丸弹丸入射速度为核心强化手段,可为斜齿轮喷丸工艺优化提供参考.
关键词：喷丸强化有限元仿真齿廓特征残余应力
分类号：TH162(机械制造工艺)
资助基金：陕西省重点研发计划(2023GXLH-087)国家重点研发计划(2023YFB3406500)陕西省齿轮传动重点实验室开放课题(HTSP20250217007-02)
论文发表日期：2026-08-15
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 121-128 )
英文信息