汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究

陈勇; 周慧东; 臧立彬; 傅灵玲; 李金锴; 毕旺洋

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2020.06.004

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汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究

理论研究 | 更新时间：2022-10-20

- 汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究
- Study on the Fatigue Performance Test and Contact Strength of Automatic Transmission Gear with Coating
- 机械传动 2020年44卷第6期页码：18-24
- 作者机构：
  
  1.河北工业大学机械工程学院，天津 300130
  2.天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室，天津 300130
  3.浙江吉利动力总成有限公司，浙江宁波 315800
- 作者简介：
  
  陈勇（1954— ），男，北京人，博士，教授，博士研究生导师，主要研究方向为汽车传动系统开发设计、金属表面强化及先进热处理。
  臧立彬（1990— ），男，河北保定人，博士研究生，主要研究方向为新能源汽车高强度齿轮设计。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2018YFE0207000┫河北省全职引进高端人才项目)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2020.06.004
  中图分类号：
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陈勇,周慧东,臧立彬等.汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究[J].机械传动,2020,44(06):18-24.

Chen Yong,Zhou Huidong,Zang Libin,et al.Study on the Fatigue Performance Test and Contact Strength of Automatic Transmission Gear with Coating[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(06):18-24.
陈勇,周慧东,臧立彬等.汽车变速器表面涂层齿轮疲劳性能试验与接触强度研究[J].机械传动,2020,44(06):18-24. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.06.004.

Chen Yong,Zhou Huidong,Zang Libin,et al.Study on the Fatigue Performance Test and Contact Strength of Automatic Transmission Gear with Coating[J].Journal of Mechanical Transmission,2020,44(06):18-24. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2020.06.004.

摘要

在齿面制备减摩涂层可以有效地改善接触条件，提高齿轮疲劳寿命。文中主要研究减摩涂层对齿轮接触强度的影响规律。首先，在SRV标准试件表面制备涂层，通过摩擦磨损试验获得涂层试件间摩擦因数变化曲线；其次，对无涂层和有涂层的汽车自动变速器齿轮进行疲劳耐久试验，通过测量得到试验后齿轮的表面形貌特征；最后，根据齿轮非线性弹塑性接触理论，建立粗糙表面的齿轮接触强度分析模型，得出减摩涂层在提高齿轮接触疲劳强度中的作用。研究结果表明，磷酸锰转化涂层通过降低齿轮接触应力从而可以提高齿轮的疲劳耐久寿命；齿轮最大接触应力随粗糙度呈现先降低后升高的趋势。为涂层齿轮强度设计提供理论指导。

Abstract

The contact condition of gear surface can be improved by preparing the antifriction coating， and then strengthen the fatigue life of gear. The influence of antifriction coating on contact strength of gear is studied. Firstly， the antifriction coating is prepared on SRV standard specimen surface， the friction coefficients of coated specimens are obtained through friction-wear test. Then， the fatigue endurance tests are carried out for uncoated and coated automatic transmission gear in automotive transmission， the surface morphology characteristics of the gear are obtained by measuring. Lastly， an analysis model of contact strength on rough surface is established based on nonlinear elastic-plastic contact theory of gear. The effect of antifriction coating on improving the contact fatigue strength of gear is obtained. The results show that the manganese phosphate coating can improve the fatigue endurance life of gears by reducing the contact stress， the maximum contact stress of gear decreases first and then increases with the roughness， which provides theoretical guidance for strength designing of the coated gears.

关键词

汽车齿轮涂层分形理论接触强度粗糙度

Keywords

Automotive gearCoatingFractal theoryContact strengthRoughness

references

陈勇，臧立彬，巨东英，等.高强度汽车齿轮表面强化技术的研究现状和发展趋势[J].中国表面工程，2017，30（1）：1-15.

CHEN Yong，ZANG Libin，JU Dongying，et al.Research status and development trend of high strength automotive gear surface strengthening technology[J].China Surface Engineering，2017，30（1）：1-15.

XU X，LAI J，LOHMANN C，et al.A model to predict initiation and propagation of micro-pitting on tooth flanks of spur gears[J].International Journal of Fatigue，2019，122：106-115.

AZHAARUDEEN S ，FARUCK A A M ，NEVOSAD A .Tribological behaviour and wear mechanisms of manganese phosphate coatings under dry reciprocating sliding contact conditions[J].Tribology International，2018，122：189-199.

CHEN Z，LIU X，LIU Y，et al.Ultrathin MoS2 nanosheets with superior extreme pressure property as boundary lubricants[J].Scientific Reports，2015，5：12869.

GHASEMI M A，FALAHATGAR S R.Damage evolution in brittle coating/substrate structures under three-point bending using discrete element method[J].Surface and Coatings Technology，2019，358：567-576.

臧立彬，陈勇，冉立新，等.带磷酸锰转化涂层的自动变速器齿轮疲劳特性的试验研究[J].汽车工程，2017，39（10）：1203-1210.

ZANG Libin，CHEN Yong，RAN Lixin，et al.Experimental study on fatigue characteristics of automatic transmission gear with manganese phosphate conversion coating[J].Automotive Engineering，2017，39（10）：1203-1210.

臧立彬，陈勇，陈华，等.自动变速器表面涂层齿轮温度场特性的仿真与试验研究[J].汽车工程，2018，40（9）：62-69.

ZANG Libin，CHEN Yong，CHEN Hua，et al.Simulation and experimental study on temperature field characteristics of coated gears on the surface of automatic transmission[J].Automotive Engineering，2018,40（9）：62-69.

蔡滨，谭业发，胡晓光，等.Y2O3改性石墨/CaF2/TiC/镍基合金复合涂层微观组织与摩擦学性能研究[J].中国机械工程，2015（1）：112-119.

CAI Bin，TAN Yefa，HU Xiaoguang，et al.Microstructure and tribological properties of Y2O3 modified graphite /CaF2/TiC/ nickel base alloy composite coatings[J].China Mechanical Engineering，2015（1）：112-119.

LI Z，GUAN X，WANG Y，et al.Comparative study on the load carrying capacities of DLC，GLC and CrN coatings under sliding-friction condition in different environments[J].Surface and Coatings Technology，2017，321：350-357.

MOORTHY V，SHAW B A.Contact fatigue performance of helical gears with surface coatings[J].Wear，2012，276：130-140.

CHEN Y，YAMAMOTO A，OMORI K.Improvement of contact fatigue strength of gears by tooth surface modification processing[J].12th IFToMM World Congress,2007:6.

MAJUMDAR A，BHUSHAN B.Fractal model of elastic-plastic contact between rough surfaces[J].Journal of Tribology，1991，113（1）：1-11.

陈立锋，李奇，蔡志华，等.考虑两粗糙面分形特性的接触模型[J].中国机械工程，2015，26（20）：2740-2745.

CHEN Lifeng，LI Qi，CAI Zhihua，et al.Contact model considering the fractal characteristics of two rough surfaces[J].China Mechanical Engineering，2015，26（20）：2740-2745.

陈奇，黄康，张彦，等.基于分形接触模型的齿轮接触强度影响参数分析[J].中国机械工程，2013，24（16）：2208-2211.

CHEN Qi，HUANG Kang，ZHANG Yan，et al.Influence parameter analysis of gear contact strength based on fractal contact model[J].China Mechanical Engineering，2013，24（16）：2208-2211.

JIANG S，ZHENG Y，ZHU H.A contact stiffness model of machined plane joint based on fractal theory[J].Journal of Tribology，2010，132（1）：0114011-7.

BUCZKOWSKI R，KLEIBER M，STARZYNSKI G.Normal contact stiffness of fractal rough surfaces[J].Archives of Mechanics，2014，66（6）：411-428.

葛世荣，朱华.摩擦学的分形[M].北京：机械工业出版社,2005：159-176.

GE Shirong，ZHU Hua.Fractal of tribology[M].Beijing：China Machine Press，2005：159-176.

FLORIO B J，FAWELL P D，SMALL M.The use of the perimeter-area method to calculate the fractal dimension of aggregates[J].Powder Technology，2019，343：551-559.

MITRA A，SAHOO P.Dynamic contact interactions of fractal surfaces[J].Applied Surface Science，2017，392：872-882.

王玉新，柳杨，王仪明，等.渐开线直齿圆柱齿轮齿根应力的有限元分析[J].机械设计，2001，18（8）：23-26.

WANG Yuxin，LIU Yang，WANG Yiming，et al.Finite element analysis of tooth root stress of involute spur gear[J].Journal of Machine Design，2001，18（8）：23-26.

樊茜婷.重型汽车变速器斜齿轮建模及接触应力分析[D].重庆：重庆大学，2012：14-18.

FAN Xiting.Modeling and contact stress analysis of helical gears in transmission of heavy duty vehicles[D].Chongqing：Chongqing University，2012：14-18.

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