直齒圓柱齒輪疲勞點(diǎn)蝕失效機(jī)理及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、齒輪傳動(dòng)具有承載能力大、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)比固定、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，被各種機(jī)械設(shè)備所廣泛使用。隨著近年來對(duì)高速重載和大轉(zhuǎn)矩齒輪的需求，齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)噪音以及高效耐用都成了亟需解決的難題，齒面的潤滑狀態(tài)以及疲勞失效都成為研究的重點(diǎn)，齒輪的失效大多數(shù)屬于表面破壞，其中疲勞點(diǎn)蝕是齒輪齒面最常見的失效形式之一，產(chǎn)生于設(shè)備運(yùn)行的初期，可產(chǎn)生齒形誤差和振動(dòng)噪聲，甚至導(dǎo)致重大的設(shè)備故障。
　　本文采用宏觀和微觀相結(jié)合的方法，基于彈流潤滑理論研究40

2、Cr調(diào)質(zhì)直齒圓柱齒輪齒面不同嚙合位置在純滾動(dòng)接觸與滑滾接觸時(shí)的表面以及亞表面處的應(yīng)力特征，通過滾動(dòng)摩擦實(shí)驗(yàn)和應(yīng)力特征對(duì)比分析了不同齒面應(yīng)力水平下接觸表面微點(diǎn)蝕坑形貌以及發(fā)生、發(fā)展過程，揭示了齒面微點(diǎn)蝕和巨點(diǎn)蝕的形成機(jī)理，結(jié)果表明:微點(diǎn)蝕是在各應(yīng)力綜合作用下，其中剪應(yīng)力的主導(dǎo)作用下的漸進(jìn)疲勞現(xiàn)象，巨點(diǎn)蝕是在亞表面循環(huán)剪應(yīng)力下的漸進(jìn)疲勞現(xiàn)象，剪應(yīng)力在點(diǎn)蝕形成過程中起主導(dǎo)作用，并建立齒面點(diǎn)蝕多軸疲勞壽命預(yù)估模型，主要研究工作如下:
　　

3、(1)建立齒輪傳動(dòng)過程模型。確定輪齒單個(gè)嚙合周期齒面曲率半徑、滑滾速度、滑滾比、傳動(dòng)載荷等參數(shù)的分布和變化趨勢(shì)，同時(shí)建立齒面單個(gè)嚙合點(diǎn)接觸簡化模型，為后續(xù)彈流潤滑做基礎(chǔ)。
　　(2)粗糙齒面彈流潤滑特性研究。依據(jù)分形理論建立通用表面粗糙度模型，考慮摩擦、潤滑、齒面變形等因素建立統(tǒng)一的粗糙齒面彈流潤滑模型，包括Reynolds方程，油膜厚度方程、潤滑劑粘度密度方程以及載荷平衡方程，研究了單個(gè)嚙合周期齒面的應(yīng)力工況，對(duì)比分析光滑齒面和

4、粗糙齒面的彈流工況特征。
　　(3)疲勞點(diǎn)蝕失效機(jī)理及壽命預(yù)估模型的建立?；谳嘄X嚙合模型以及接觸區(qū)微觀應(yīng)力場(chǎng)特征，依據(jù)彈性力學(xué)建立了輪齒表面以及亞表面應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算模型，研究了齒面單個(gè)嚙合周期中亞表面應(yīng)力場(chǎng)的變化特征;采用搭建的滾動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)模擬齒面彈流潤滑過程，探尋特定運(yùn)行工況和潤滑條件下滑滾接觸面的點(diǎn)蝕發(fā)展過程，通過對(duì)近節(jié)圓嚙合點(diǎn)理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，從應(yīng)力角度探討了齒面點(diǎn)蝕失效機(jī)理，最后依據(jù)材料屬性和應(yīng)力歷程，結(jié)合材料單