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の多くの部分新エネルギー減速機自動車用ギアこのプロジェクトでは、歯面の品質を低下させ、システムの NVH 性能にさえ影響を与える、歯車研削後にショット ピーニングを行う必要があります。この論文では、異なるショットピーニングプロセス条件とショットピーニング前後の異なる部品の歯面粗さを研究しています。結果は、ショットピーニングが歯の表面粗さを増加させることを示しています。これは、部品の特性、ショットピーニングプロセスパラメーター、およびその他の要因の影響を受けます。従来のバッチ生産プロセス条件では、ショットピーニング後の最大歯面粗さはショットピーニング前の3.1倍です。NVH性能に及ぼす歯面粗さの影響を議論し、ショットピーニング後の粗さを改善する方法を提案します。

以上の背景を踏まえ、本稿では以下の 3 つの側面から考察する。

歯の表面粗さに対するショットピーニングプロセスパラメータの影響;

既存のバッチ生産プロセス条件での歯面粗さに対するショットピーニングの増幅度;

歯面粗さの増加がNVH性能に与える影響と、ショットピーニング後の粗さを改善するための対策。

ショットピーニングとは、高硬度で高速な動きをする小さな飛翔体を部品の表面に無数に打ち付ける作業です。発射体の高速衝撃下で、部品の表面にピットが発生し、塑性変形が発生します。ピットの周りの組織は、この変形に抵抗し、残留圧縮応力を生成します。多数のピットが重なり合うことで、部品の表面に均一な残留圧縮応力層が形成され、部品の疲労強度が向上します。ショットピーニングは、一発で高速を出す方法から、図1に示すように、一般的に圧空式ショットピーニングと遠心式ショットピーニングに分けられます。

圧縮空気ショット ピーニングでは、ガンからショットを噴射する動力として圧縮空気を使用します。遠心式ショットブラストは、モーターで羽根車を高速回転させてショットを飛ばします。ショットピーニングの重要なプロセスパラメータには、飽和強度、被覆率、ショットピーニング媒体の特性 (材料、サイズ、形状、硬度) が含まれます。飽和強度は、ショットピーニング強度を特徴付けるパラメータであり、アーク高さ (すなわち、ショットピーニング後のアルメン試験片の曲げの程度) で表されます。被覆率は、ショットピーニングされた領域の総面積に対する、ショットピーニング後にピットによって被覆された領域の比率を指します。一般的に使用されるショットピーニングメディアには、鋼線切断ショット、鋳鋼ショット、セラミックショット、ガラスショットなどがあります。ショットピーニングメディアのサイズ、形状、硬度はさまざまなグレードです。トランスミッション ギア シャフト部品の一般的なプロセス要件を表 1 に示します。

粗さ1

テストパーツはハイブリッドプロジェクトの中間シャフトギア1/6です。歯車の構造を図 2 に示します。研削後の歯の表面の微細構造はグレード 2、表面硬度は 710HV30、有効硬化層の深さは 0.65 mm であり、すべて技術要件の範囲内です。ショットピーニング前の歯面粗さを表3、歯形精度を表4に示します。ショットピーニング前の歯面粗さが良好で、歯形曲線が滑らかであることがわかります。

テスト計画とテスト パラメータ

テストには圧縮空気ショットピーニングマシンが使用されます。テスト条件により、ショットピーニング媒体の特性 (材質、サイズ、硬度) の影響を確認することはできません。したがって、ショットピーニング媒体の特性は、テストで一定です。ショットピーニング後の歯面粗さに対する飽和強度と被覆率の影響のみが検証されます。テスト スキームについては、表 2 を参照してください。テスト パラメータの具体的な決定プロセスは次のとおりです。アルメン クーポン テストを通じて飽和曲線 (図 3) を描画し、飽和点を決定して、圧縮空気圧、スチール ショットの流れ、ノズルの移動速度、部品からのノズルの距離をロックします。およびその他の機器パラメータ。

 粗さ2

テスト結果

表 3 にショットピーニング後の歯面粗さデータを,表 4 に歯形精度を示す.ショットピーニング後の凸面。スプレー前の粗さに対するスプレー後の粗さの比率は、粗さの倍率を特徴付けるために使用されます (表 3)。4 つのプロセス条件で粗さ倍率が異なることがわかります。

粗さ3

ショットピーニングによる歯面粗さ倍率の一括追跡

セクション 3 のテスト結果は、さまざまなプロセスでショット ピーニングを行った後、さまざまな程度で歯面粗さが増加することを示しています。ショットピーニングによる歯面粗さの増幅を十分に理解し、サンプル数を増やすために、5アイテム、5種類、合計44部品を選択して、バッチ生産ショットの条件でショットピーニング前後の粗さを追跡しました。ピーニング工程。ギア研削後のトラック部品の物理的および化学的情報とショット ピーニング プロセス情報については、表 5 を参照してください。ショットピーニング前の前後歯面の粗さと倍率データを図4に示す.図4よりショットピーニング前の歯面粗さの範囲はRz1.6μm~Rz4.3μmである;ショットピーニング後粗さが増加し、分布範囲は Rz2.3 μ m ~ Rz6.7 μ m です。最大粗さは、ショット ピーニング前に 3.1 倍に増幅できます。

ショットピーニング後の歯面粗さの影響因子

ショットピーニングの原理からわかるように、高硬度で高速移動するショットは、部品表面に無数のピットを残し、残留圧縮応力の原因となります。同時に、これらのピットは必然的に表面粗さを増加させます。表 6 に示すように、ショット ピーニング前の部品の特性とショット ピーニング プロセス パラメータは、ショット ピーニング後の粗さに影響を与えます。異なる程度。このテストでは、ショット前の粗さとプロセス パラメータ (飽和強度またはカバレッジ) の 2 つの変数があり、ショット ピーニング後の粗さと個々の影響要因との関係を正確に判断することはできません。現在、多くの学者がこれに関する研究を行っており、有限要素シミュレーションに基づくショットピーニング後の表面粗さの理論的予測モデルを提唱しています。これは、さまざまなショットピーニングプロセスの対応する粗さ値を予測するために使用されます。

実際の経験と他の学者の研究に基づいて、表6に示すように、さまざまな要因の影響モードを推測できます。ショットピーニング後の粗さは、重要な要因でもある多くの要因によって包括的に影響を受けることがわかります。残留圧縮応力に影響を与えます。残留圧縮応力の確保を前提にショットピーニング後のラフネスを低減するためには、パラメータの組み合わせを最適化し続けるために、多数のプロセステストが必要です。

粗さ4

システムのNVH性能に対する歯面粗さの影響

歯車部品は動力伝達系であり、歯面粗さがNVH性能に影響します。実験結果は、同じ負荷と速度の下で、表面粗さが大きくなると、システムの振動と騒音が大きくなることを示しています。負荷と速度が増加すると、振動と騒音がより顕著に増加します。

近年、新しいエネルギー減速機のプロジェクトが急速に増加し、高速化と大トルク化の開発傾向を示しています。現在、当社の新エネルギー減速機の最大トルクは354N・m、最高速度は16000r/minで、将来的には20000r/min以上に引き上げられる予定です。このような使用条件下では、システムの NVH 性能に対する歯面粗さの増加の影響を考慮する必要があります。

ショットピーニング後の歯面粗さ改善対策

歯車研削後のショットピーニング加工により、歯車歯面の接触疲労強度と歯元の曲げ疲労強度を向上させることができます。ギヤ設計工程で強度上の理由からこの工程を採用する場合、システムのNVH性能を考慮するために、ショットピーニング後のギヤ歯面粗さを以下の観点から改善することができます。

を。ショットピーニング工程パラメータを最適化し、残留圧縮応力を確保することを前提に、ショットピーニング後の歯面粗さの増幅を抑制します。これには多くのプロセス テストが必要であり、プロセスの汎用性は高くありません。

b.通常強度のショットピーニングを行った後、さらにショットピーニングを追加する複合ショットピーニング工法を採用しています。通常、ショットピーニング加工強度の上昇は小さい。ショット材の種類とサイズは、セラミックショット、ガラスショット、スチールワイヤーカットショットなど、より小さなサイズで調整できます。

c.ショットピーニング後、歯面研磨、フリーホーニングなどの工程を加えます。

この論文では、ショットピーニング前後の異なるショットピーニングプロセス条件と異なる部品の歯の表面粗さを研究し、文献に基づいて次の結論を導き出します。

◆ ショット ピーニングは、ショット ピーニング前の部品の特性、ショット ピーニング プロセス パラメータ、およびその他の要因の影響を受ける歯の表面粗さを増加させます。これらの要因は、残留圧縮応力に影響を与える重要な要因でもあります。

◆ 従来のバッチ生産工程条件では、ショットピーニング後の最大歯面粗さはショットピーニング前の 3.1 倍。

◆ 歯面粗さの増加は、システムの振動と騒音を増加させます。トルクと速度が大きいほど、振動と騒音の増加がより明白になります。

◆ ショットピーニング工程パラメータの最適化、複合ショットピーニング、ショットピーニング後のポリッシングやフリーホーニングの追加などにより、ショットピーニング後の歯面粗さを改善することができます。約1.5倍。


投稿時間: 2022 年 11 月 4 日