【摘要】： 齒輪是機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、結構設計等都提出了更高的要求。齒輪在傳動過程中經常發(fā)生齒根疲勞斷裂等一系列的失效現(xiàn)象,嚴重影響了生產的正常進行。本文以漸開線齒輪為研究對象,分析了在彎曲應力下產生齒根疲勞斷裂現(xiàn)象時三維斷裂力學特性,為進一步研究齒輪失效和安全設計打下理論基礎。 在應力強度因子的計算過程中,從線彈性斷裂力學的角度出發(fā),結合邊界元思想,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力強度因子,分析了應力強度因子值的變化規(guī)律和對疲勞裂紋擴展趨勢的影響。 在研究齒根疲勞裂紋擴展軌跡分析中,介紹了疲勞破壞與擴展機理、復合型裂紋擴展機理以及利用邊界元數值方法模擬三維裂紋擴展的相關理論,根據這些理論,在FRANC3D中分步模擬了裂紋的擴展,并分析了齒根初始裂紋位置對裂紋疲勞擴展的影響。 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,用斷裂力學理論中的損傷容限設計方法,在FRANC3D中計算了齒根疲勞裂紋的擴展壽命。進行了相關的試驗,試驗結果與理論結果比較吻合。
【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)設計中，為了減輕重量，大量采用構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，針對齒輪結構優(yōu)化設計、抗斷裂設計提高命、保障機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、嚴重磨損后齒厚過分減薄等。經有關學者研究發(fā)現(xiàn)輪集中而萌生微觀小裂紋并逐步擴展，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)象齒輪結構進行優(yōu)化設計、抗斷裂設計，以有利于提高傳障機器的安全運行。本文從斷裂力學角度出發(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展齒根疲勞裂紋擴展趨勢的影響，基于上述過程的分析結題，為齒輪結構優(yōu)化設計、抗斷裂設計和安全設計打下

圖 2.1 斷裂力學設計范圍圖 2.2 斷裂力學中裂紋的三種基本狀態(tài)受正應力和剪應力作用，這是 I 和 III 型同時存在，稱為復合型況下三維齒根疲勞斷裂可能產生的是 III 和 III 型的復合裂紋以分為以下 3 種基本狀態(tài)：：貫穿構件厚度的裂紋，通常把裂紋延伸到構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：裂紋位于構件表面或裂紋深度相對于構件的厚度較小。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH132.41

【引證文獻】

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2 韓健;C43125曲軸連桿車床主軸箱動力學分析與優(yōu)化[D];蘭州理工大學;2012年

3 章晟;工程結構疲勞裂紋擴展的邊界元模擬[D];哈爾濱工程大學;2012年

4 湯慶儒;同軸對轉行星齒輪傳動優(yōu)化與有限壽命評價[D];重慶大學;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;2013年

本文編號：2661013