直齒圓柱齒輪齒根裂紋的擴(kuò)展分析和疲勞壽命預(yù)測.pdf

1、齒輪是航天、汽車、能源等領(lǐng)域最常用的傳動(dòng)部件，它的失效不僅會(huì)帶來一定的經(jīng)濟(jì)損失，而且還有可能導(dǎo)致重大的安全事故。為了能夠真實(shí)反映齒根裂紋擴(kuò)展過程，考慮齒輪實(shí)際嚙合過程中載荷齒向分布不均的情況。通過 FRANC3D模擬在不同齒向分布載荷作用下齒根裂紋的擴(kuò)展過程，得到不同載荷作用下的K因子和裂紋擴(kuò)展壽命，對(duì)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析以獲得齒向載荷分布不均對(duì)裂紋擴(kuò)展過程的影響。
　　主要的研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）利用ANSYS AP

2、DL，編寫了建立齒輪模型的程序，考慮到齒輪輪齒的對(duì)稱性，為了減少計(jì)算量，切取其中一個(gè)輪齒作為研究對(duì)象，通過靜力學(xué)分析確定裂紋萌生的位置，并在該位置嵌入初始裂紋。
　?。?）實(shí)際齒輪嚙合過程中接觸線上各點(diǎn)間的載荷不同，因此給齒輪施加沿著接觸線長度線性變化的載荷。利用 FRANC3D軟件，模擬線性變化載荷下齒根裂紋的擴(kuò)展過程，計(jì)算了裂紋擴(kuò)展過程中的應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋傾角，與理想均布載荷下的裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行了對(duì)比分析。結(jié)果表明，裂紋擴(kuò)展

3、過程中，應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋傾角的實(shí)際值比理想值大；在兩種載荷作用下的裂紋擴(kuò)展路徑也有很大的不同。
　?。?）利用能量釋放率準(zhǔn)則和 Paris公式預(yù)測在理想均布載荷和實(shí)際載荷作用下的裂紋擴(kuò)展壽命。結(jié)論表明，齒向載荷分布不均會(huì)縮短裂紋擴(kuò)展壽命，從而降低齒輪的疲勞壽命。
　　（4）初始裂紋的位置對(duì)裂紋擴(kuò)展壽命有重要影響。本文利用FRANC3D軟件預(yù)測了初始裂紋平面與齒頂平面夾角分別為15o、30o、45o、60o時(shí)的裂紋擴(kuò)展壽命，