高性能齿轮与抗疲劳制造.ppt

（5）抗疲劳制坯 近净形坯 包络流 线 均匀组织 细晶粒 UKt 组织遗传 （6）精密热处理 变形控制 氢脆控制 晶粒控制 表面控制 残余应力场 控制 （7） 检测技术体系 标准数据组 最少数据组 ＋ 残余应力 应力腐蚀 疲劳 扩展数据组 标准数据组 ＋ 蠕变 力学性能 设计数据 配合数据 共轭啮合 配合应力 相关配合 最少数据组 形位 形貌 组织 硬度 动态数据 元件动态 配合动态 组合动态 （8） 疲劳寿命评价与试验体系 　服 役 反 馈 变速器试验 疲劳寿命评价体系 (1) 齿 轮 (2) 元 件 (3) 工 艺 (4) 试 验 器 5 抗疲劳制造技术体系与平台 抗疲劳技术体系 试生产技术体系 生产技术体系 专业化生产线 演 示 齿轮制造 疲劳评价 相关构件 失效反馈 四、实现抗疲劳制造是一场革命 1 自主创新抗疲劳制造 自主 创新 成 本 维 修 长寿命 高可靠 再减重 面临挑战 自主创新 两极分化 梯度转移 抗疲劳制造 国家级机密 拿不来 合作不来 买不来 全球经济 国际环境 转变发展方式 引进仿制 国家核心技术 2 “全过程”研究形成可靠可用技术 抗疲劳制造 科学认识论 真理 实践 认识 抗疲劳制造 真知 理论 技术 应用 基础理论 制造技术 失效反馈 工程化 生产 全过程 3 实现抗疲劳制造是一场革命 观念转变： “有 无” → 经济可承受性 技术转变： “成形”制造 → 抗疲劳制造 管理转变： 检 验 → 过程控制 素质转变： 低 技 能 → 高 技 能 被 动 → 主 动 —— 齿轮长寿命、高可靠、减免维修新时代 —— 齿轮业经济可承受性、环保、人性化新时代 全 局 性 技 术 进 步 科学 制造 技术 齿轮 装备 4 创新抗疲劳制造，建设齿轮制造强国 制造强国 国际竞争 制造新理念 齿 轮 寿命 几倍～百倍 可靠性 1～几个数量级 表层硬化 机械加工 表层改性 抗疲劳制造 数字化 模拟 仿真 预测 … 5 抗疲劳制造实现长寿命飞机起落架经历 设计寿命 3000Fh 原起落架 200Fh 服役 79Fh(最短) “成形”制造 25年 未合格 长寿命起落架 3000Fh 5000Fh +30％载荷 6000Fh 未失效 ( F-15飞机 5000Fh 世界最高水平) 服役 20年 无故障 请指正 谢谢！ 高性能齿轮与抗疲劳制造 主要内容 一、传动齿轮是关键基础构件与“瓶颈” 二、高性能齿轮涉及一个复杂技术体系 三、创新抗疲劳制造，发展长寿命齿轮 四、实现抗疲劳制造是一场革命 一、齿轮是关键基础构件与“瓶颈” 1 齿轮是一种关键基础构件 传递运动和动力 传承人类文明 见证技术进步 关键基础构件 决定产品主要功能 失效导致灾难性后果 疲劳是主要失效模式 2 齿轮决定机械装备功能和服役行为 直 升 机 船 舶 风电装置 高速列车 机 床 汽 车 3 齿轮制造大国与竞争弱势 第二齿轮大国 第二大经济体 与国外差距大 关键齿轮依赖进口 与高端制造差距大 引进 /仿制—落后—再引进 /仿制—再落后 中 低 端 制 造 ！ ？ 4 齿轮是高端制造的“瓶颈” 汽 车 高速列车 风电装置 直升机 大型客机 发动机 30000h TBO≥8000h ？ 10～15年 ？ 800~1200h ？ 外购 ？ 三大问题 寿 命 短 可靠性差 结 构 重 20～30年 直升机主减速器 788kg 5 齿轮的主要失效模式是疲劳 弯曲疲劳 高应力 集中 疲劳源 加工刀痕 不连续 接触疲劳 赫兹定理 6 传统“成形”制造是“三大问题”的主要原因 1 2 3 4 5 Kt 1 0.8 0.6 0.4 0.2 固有疲劳强度σf M M50NIL σfN /σf 渗 碳 硬度≥60HRC Kt