【摘要】： 齒輪是機(jī)械傳動中最重要的零部件之一。隨著工業(yè)的發(fā)展,對齒輪傳動的使用壽命、傳動效率、結(jié)構(gòu)設(shè)計等都提出了更高的要求。齒輪在傳動過程中經(jīng)常發(fā)生齒根疲勞斷裂等一系列的失效現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。本文以漸開線齒輪為研究對象,分析了在彎曲應(yīng)力下產(chǎn)生齒根疲勞斷裂現(xiàn)象時三維斷裂力學(xué)特性,為進(jìn)一步研究齒輪失效和安全設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。 在應(yīng)力強(qiáng)度因子的計算過程中,從線彈性斷裂力學(xué)的角度出發(fā),結(jié)合邊界元思想,在斷裂分析軟件FRANC3D中計算了三維齒根疲勞裂紋前緣不同位置的三種應(yīng)力強(qiáng)度因子,分析了應(yīng)力強(qiáng)度因子值的變化規(guī)律和對疲勞裂紋擴(kuò)展趨勢的影響。 在研究齒根疲勞裂紋擴(kuò)展軌跡分析中,介紹了疲勞破壞與擴(kuò)展機(jī)理、復(fù)合型裂紋擴(kuò)展機(jī)理以及利用邊界元數(shù)值方法模擬三維裂紋擴(kuò)展的相關(guān)理論,根據(jù)這些理論,在FRANC3D中分步模擬了裂紋的擴(kuò)展,并分析了齒根初始裂紋位置對裂紋疲勞擴(kuò)展的影響。 在齒輪疲勞壽命分析中,基于疲勞壽命近似等于安全壽命和裂紋擴(kuò)展壽命之和的思想,用安全壽命分析方法,在ANSYS軟件中計算了齒輪安全壽命,用斷裂力學(xué)理論中的損傷容限設(shè)計方法,在FRANC3D中計算了齒根疲勞裂紋的擴(kuò)展壽命。進(jìn)行了相關(guān)的試驗,試驗結(jié)果與理論結(jié)果比較吻合。
【圖文】：

、點蝕、膠合和塑性變形等形式（如圖 1.1）。其中齒輪飛行器動力傳動系統(tǒng)設(shè)計中，為了減輕重量，大量采用構(gòu)在減重的同時也降低了齒輪的彎曲疲勞壽命，存在潛動力的繼續(xù)傳遞，而穿過輪緣的齒根裂紋則可能給飛行的斷裂特性，針對齒輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、抗斷裂設(shè)計提高命、保障機(jī)器的安全運行是十分必要的。很多，，主要有齒根彎曲疲勞折斷、齒根過渡部分的截面、嚴(yán)重磨損后齒厚過分減薄等。經(jīng)有關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)輪集中而萌生微觀小裂紋并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷此必須引起足夠的重視，有必要對齒輪的疲勞斷裂現(xiàn)象齒輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計、抗斷裂設(shè)計，以有利于提高傳障機(jī)器的安全運行。本文從斷裂力學(xué)角度出發(fā)，采用邊度因子的計算方法，從理論出發(fā)對齒根疲勞裂紋的擴(kuò)展齒根疲勞裂紋擴(kuò)展趨勢的影響，基于上述過程的分析結(jié)題，為齒輪結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、抗斷裂設(shè)計和安全設(shè)計打下

圖 2.1 斷裂力學(xué)設(shè)計范圍圖 2.2 斷裂力學(xué)中裂紋的三種基本狀態(tài)受正應(yīng)力和剪應(yīng)力作用，這是 I 和 III 型同時存在，稱為復(fù)合型況下三維齒根疲勞斷裂可能產(chǎn)生的是 III 和 III 型的復(fù)合裂紋以分為以下 3 種基本狀態(tài)：：貫穿構(gòu)件厚度的裂紋，通常把裂紋延伸到構(gòu)件厚度一半以上想裂紋處理，即假定裂尖的曲率半徑趨近于 0。紋：裂紋位于構(gòu)件表面或裂紋深度相對于構(gòu)件的厚度較小。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TH132.41

【引證文獻(xiàn)】

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3 章晟;工程結(jié)構(gòu)疲勞裂紋擴(kuò)展的邊界元模擬[D];哈爾濱工程大學(xué);2012年

4 湯慶儒;同軸對轉(zhuǎn)行星齒輪傳動優(yōu)化與有限壽命評價[D];重慶大學(xué);2012年

5 張劍雄;變速器倒檔齒輪疲勞及其加工工藝的研究[D];南京理工大學(xué);2013年

本文編號：2661013