变双曲圆弧齿线圆柱齿轮接触疲劳裂纹扩展特性研究

作     者：魏永峭 刘稳稳 郭瑞 罗岚 王少江 漆小虎 张建权 WEI Yongqiao;LIU Wenwen;GUO Rui;LUO Lan;WANG Shaojiang;QI Xiaohu;ZHANG Jianquan

作者机构：兰州理工大学机电工程学院兰州730050 国机重型装备集团股份有限公司德阳618099 中国民航局第二研究所成都610041 

基　　金：中国博士后科学基金(2024M753035) 甘肃省杰出青年基金(24JRRA166) 国家自然科学青年基金(52105058) 甘肃省优秀博士生(23JRRA790) 兰州市青年人才(2023-QN-43)资助项目 

出 版 物：《机械工程学报》 (Journal of Mechanical Engineering)

年 卷 期：2024年第60卷第21期

页      码：180-195页

摘      要：为探明变双曲圆弧齿线(Variable hyperbolic circular-arc-tooth-trace,VH-CATT)圆柱齿轮接触疲劳裂纹的扩展机制,指导齿轮的设计优化,降低裂纹扩展速度,基于齿轮曲率特性,建立了VH-CATT圆柱齿轮接触椭圆数值计算模型,通过有限元法和数值计算法,分析了齿面椭圆接触轨迹,确定了齿轮易萌生裂纹的危险位置。针对裂纹运用扩展有限元(Extended finite elementmethod,XFEM)的分析方法,研究了VH-CATT圆柱齿轮接触疲劳裂纹的扩展规律。通过建立VH-CATT圆柱齿轮应力强度因子分析模型,分析了模数、齿线半径及裂纹预置角对I型应力强度因子的影响规律。结果表明,长裂纹扩展阶段,齿轮模数越大,裂纹在齿宽和齿芯方向的应力强度因子越大;齿线半径较大时,能够有效减小长裂纹扩展阶段裂纹前缘的应力强度因子;裂纹预置角较大时,朝齿宽及齿芯方向的应力强度因子也随之变大。

主 题 词：变双曲圆弧齿线圆柱齿轮 接触疲劳裂纹 裂纹扩展 XFEM仿真 应力强度因子 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.3901/JME.2024.21.180

馆 藏 号：203156337...