JP5020146B2 - 歯車の圧縮残留応力評価方法および歯車設計方法 - Google Patents
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Description
熱処理後にショットピーニングされた歯車の圧縮残留応力を評価する歯車の圧縮残留応力評価方法において、
歯車の歯元部表面から深さ方向における圧縮残留応力の測定値に基づいて圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、
前記歯元部表面から所定深さまでを評価対象深度として該評価対象深度を複数の閉区間に分割し、各閉区間における圧縮残留応力に対して付す重みが前記歯元部表面に近い閉区間の方が大きな値となるように各閉区間での重み付けを決定する工程と、
前記圧縮残留応力分布曲線の各閉区間における積分値に各閉区間毎に決定された前記重みを乗じた値を総和して全閉区間の総和値とし、該総和値を歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータとして算定する工程と
を含むことを特徴とするものである。
第1発明に係る歯車の圧縮残留応力評価方法を用いた歯車設計方法であって、
熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについて前記評価パラメータを算定し、算定された各評価パラメータを前記評価対象深度で除して各歯車についての圧縮残留応力の平均値を求める工程と、
前記複数の歯車のそれぞれについて歯元曲げ疲労強度を求める工程と、
前記圧縮残留応力の平均値と前記歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度に対応する圧縮残留応力の平均値を必要圧縮残留応力の平均値として算定する工程と、
前記複数の歯車の中から、前記必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車を選定し、選定された歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせを決定する工程と
を含むことを特徴とするものである。
Pa=S1×W1+S2×W2+S3×W3 ・・・(1)
すなわち、圧縮残留応力分布曲線CLの各閉区間D1,D2,D3における積分値S1,S2,S3に各閉区間D1,D2,D3毎に決定された重みW1,W2,W3を乗じた値を総和して全閉区間D1〜D3の総和値とし、該総和値を評価パラメータPaとして算定する。
なお、積分値S1〜S3は、図中の各閉区間の面積を求めても良いし、各閉区間を複数の区間に分割し、区分求積によって求めても良い。
こうして求められた評価パラメータPaは、歯元部1aの表面近傍の圧縮残留応力が歯元曲げ疲労強度に対して支配的で内部に進むほど相対的に圧縮残留応力の効果が低減していくという歯元曲げ疲労強度と圧縮残留応力との関係を正確に反映したものである。
したがって、この評価パラメータPaを基にして歯車1の疲労強度に対して圧縮残留応力がどの程度有効であるかを正確に評価することができる。
表1に示されるように、熱処理条件やショットピーニング条件、ギヤモジュールなどが異なるNo.1〜No.12の各種供試ギヤを準備した。
σave=Pa/D ・・・(2)
以下に歯元曲げ疲労試験の試験方法を示す。
〔試験方法〕
(1)図5に示されるように、汎用サーボパルサーを用い、上下2ヶの治具で供試ギヤの2歯を挟み込み、繰り返し荷重を作用させて片側の歯を折損させる。
(2)試験荷重:供試ギヤの歯元に歪みゲージを貼って所望の応力が発生するような荷重を負荷する。
ここで、歯元曲げ疲労強度σstrは、供試ギヤに対して図5に示される歯元曲げ疲労試験を実施した際において、歯元部にある応力を発生させる荷重を例えば4×106回繰り返し作用させた場合においても歯が折損しなかったときのその応力値であると定義する。
実施例2においては、図7(a)に示されるように、評価対象深度Dを最表面から70μmまでとし、歯元部最表面0μmから深さ70μmまでを、第1閉区間:0〜20μm、第2閉区間:20〜40μm、第3閉区間:40〜70μmの三つの閉区間に分割した。以下、実施例1と同様にして図7(b)に示されるような圧縮残留応力の平均値σaveと歯元曲げ疲労強度σstrとの関係図を得た。図7(b)に示されるように、歯元曲げ疲労強度σstrと、評価パラメータPaに基づく圧縮残留応力の平均値σaveとの関係は、図中記号SL2の直線で示されるように、ほぼ直線近似することができ、両者は強い相関関係を有している。実施例2によっても基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
実施例3においては、図8(a)に示されるように、評価対象深度Dを最表面から70μmまでとし、歯元部最表面0μmから深さ70μmまでを、第1閉区間:0〜40μm、第2閉区間:40〜60μm、第3閉区間:60〜70μmの三つの閉区間に分割した。以下、実施例1と同様にして図8(b)に示されるような圧縮残留応力の平均値σaveと歯元曲げ疲労強度σstrとの関係図を得た。図8(b)に示されるように、歯元曲げ疲労強度σstrと、評価パラメータPaに基づく圧縮残留応力の平均値σaveとの関係は、図中記号SL3の直線で示されるように、ほぼ直線近似することができ、両者は強い相関関係を有している。実施例3によっても基本的に実施例1と同様の効果を得ることができる。
比較例1においては、図9(a)に示されるように、実施例1と同様に歯元部最表面0μmから深さ60μmまでを、第1閉区間:0〜10μm、第2閉区間:10〜30μm、第3閉区間:30〜60μmの三つの閉区間に分割した。そして、各閉区間における圧縮残留応力に対しては重み0.33を一律に付した。以下、実施例1と同様にして図9(b)に示されるような圧縮残留応力の平均値σaveと歯元曲げ疲労強度σstrとの関係図を得た。図9(b)に示されるように、歯元曲げ疲労強度σstrと、評価パラメータPaに基づく圧縮残留応力の平均値σaveとの関係は、直線的な関係とならず、相関が見られない。したがって、要求された歯元曲げ疲労強度σstrに対して必要となる圧縮残留応力の平均値σaveを求めることができず、所望品質のギヤを得るための熱処理条件やショットピーニング条件を決定することができない。
比較例2においては、図10(a)に示されるように、実施例1と同様に歯元部最表面0μmから深さ60μmまでを、第1閉区間:0〜10μm、第2閉区間:10〜30μm、第3閉区間:30〜60μmの三つの閉区間に分割した。そして、第1閉区間:0〜10μmの圧縮残留応力に対しては重み0.1を付し、第2閉区間:10〜30μmの圧縮残留応力に対しては重み0.2を付し、第3閉区間:30〜60μmの圧縮残留応力に対しては重み0.7を付し、実施例1とは真逆の重み付けを行った。以下、実施例1と同様にして図10(b)に示されるような圧縮残留応力の平均値σaveと歯元曲げ疲労強度σstrとの関係図を得た。図10(b)に示されるように、歯元曲げ疲労強度σstrと、評価パラメータPaに基づく圧縮残留応力の平均値σaveとの関係は、直線的な関係とならず、相関が見られない。したがって、要求された歯元曲げ疲労強度σstrに対して必要となる圧縮残留応力の平均値σaveを求めることができず、所望品質のギヤを得るための熱処理条件やショットピーニング条件を決定することができない。
1a 歯元部
CL 圧縮残留応力分布曲線
D 評価対象深度
D1 第1閉区間
D2 第2閉区間
D3 第3閉区間
W1 重み(第1閉区間)
W2 重み(第2閉区間)
W3 重み(第3閉区間)
S1 積分値(第1閉区間)
S2 積分値(第2閉区間)
S3 積分値(第3閉区間)
σave 圧縮残留応力の平均値
σstr 歯元曲げ疲労強度
Claims (2)
- 熱処理後にショットピーニングされた歯車の圧縮残留応力を評価する歯車の圧縮残留応力評価方法において、
歯車の歯元部表面から深さ方向における圧縮残留応力の測定値に基づいて圧縮残留応力分布曲線を求める工程と、
前記歯元部表面から所定深さまでを評価対象深度として該評価対象深度を複数の閉区間に分割し、各閉区間における圧縮残留応力に対して付す重みが前記歯元部表面に近い閉区間の方が大きな値となるように各閉区間での重み付けを決定する工程と、
前記圧縮残留応力分布曲線の各閉区間における積分値に各閉区間毎に決定された前記重みを乗じた値を総和して全閉区間の総和値とし、該総和値を歯車の圧縮残留応力を評価する評価パラメータとして算定する工程と
を含むことを特徴とする歯車の圧縮残留応力評価方法。 - 請求項1に記載の歯車の圧縮残留応力評価方法を用いた歯車設計方法であって、
熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせが異なる複数の歯車のそれぞれについて前記評価パラメータを算定し、算定された各評価パラメータを前記評価対象深度で除して各歯車についての圧縮残留応力の平均値を求める工程と、
前記複数の歯車のそれぞれについて歯元曲げ疲労強度を求める工程と、
前記圧縮残留応力の平均値と前記歯元曲げ疲労強度との関係に基づいて、要求された歯元曲げ疲労強度に対応する圧縮残留応力の平均値を必要圧縮残留応力の平均値として算定する工程と、
前記複数の歯車の中から、前記必要圧縮残留応力の平均値より大きい圧縮残留応力の平均値を有する歯車を選定し、選定された歯車の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせに基づいて歯車設計上の熱処理条件とショットピーニング条件との組み合わせを決定する工程と
を含むことを特徴とする歯車設計方法。
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Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5705553B2 (ja) * | 2011-01-04 | 2015-04-22 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 投射材の寿命に優れたショットピーニング方法 |
JP6098645B2 (ja) | 2012-06-27 | 2017-03-22 | 新東工業株式会社 | ショット処理方法、ショットピーニング評価方法、及びショットピーニング評価用組付構造 |
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JP2017036772A (ja) * | 2015-08-07 | 2017-02-16 | 本田技研工業株式会社 | 無段変速機 |
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Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61170511A (ja) * | 1985-01-24 | 1986-08-01 | Toyota Motor Corp | 高強度歯車の製造方法 |
JP2593739B2 (ja) * | 1990-11-20 | 1997-03-26 | 新日本製鐵株式会社 | シャフト付き歯車の表面加工及び評価装置 |
JPH06768A (ja) * | 1992-06-23 | 1994-01-11 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ショットピーニング方法 |
JPH08278208A (ja) * | 1995-03-31 | 1996-10-22 | Sumitomo Metal Ind Ltd | アルミニウム合金材料の表面残留応力分布測定方法 |
JP2000345238A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-12-12 | Showa Corp | 自動車用懸架ばねの製造方法 |
JP2006009877A (ja) * | 2004-06-24 | 2006-01-12 | Nissan Motor Co Ltd | 歯車 |
JP4487254B2 (ja) * | 2004-10-12 | 2010-06-23 | 新東工業株式会社 | 鉄鋼部品に対するピーニング強度の選定方法 |
JP2007307678A (ja) * | 2006-05-22 | 2007-11-29 | Kanzaki Kokyukoki Mfg Co Ltd | ショットピーニング処理方法 |
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---|---|---|---|---|
CN109975121A (zh) * | 2019-04-19 | 2019-07-05 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表征pbx造型粉可压性的快速评价方法 |
CN109975121B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-07-27 | 中国工程物理研究院化工材料研究所 | 一种表征pbx造型粉可压性的快速评价方法 |
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