汽車齒輪表面疲勞裂紋擴展機理研究.pdf

1、齒輪是傳遞運動和動力的關(guān)鍵基礎(chǔ)件，齒輪的質(zhì)量直接決定了機械產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。疲勞失效是齒輪的主要失效形式之一，裂紋前緣應(yīng)力強度因子（SIF）是影響齒輪疲勞的關(guān)鍵因素，裂紋擴展速率是評價疲勞裂紋擴展的重要指標(biāo)。
　　本文基于三維建模軟件Pro/E，采用參數(shù)化建模方式，建立了直齒圓柱齒輪幾何模型。將建立的幾何模型導(dǎo)入有限元軟件ABAQUS中，以三維橢圓柱模擬初始疲勞裂紋，建立直齒圓柱齒輪疲勞裂紋分析有限元模擬模型。
　　基于直齒

2、圓柱齒輪疲勞裂紋分析有限元模型，分析了轉(zhuǎn)矩、摩擦系數(shù)、裂紋初始深度、位置及裂紋幾何尺寸等因素對裂紋前緣SIF的影響，結(jié)果表明：裂紋前緣Ⅰ型和Ⅱ型SIF的分布呈近似拋物線狀，裂紋前緣Ⅲ型SIF的分布呈近似正弦曲線狀。裂紋前緣Ⅰ型SIF遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于裂紋前緣Ⅱ型和Ⅲ型SIF，這表明直齒圓柱齒輪疲勞裂紋擴展以張開型為主。隨著轉(zhuǎn)矩的增大，裂紋前緣Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型SIF增大，但裂紋前緣中點處的Ⅲ型SIF仍然為零。隨著摩擦系數(shù)的增大，裂紋前緣Ⅰ型SIF增

3、大，裂紋前緣Ⅱ型和Ⅲ型SIF基本不變。隨著裂紋初始深度的增大，裂紋前緣Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型SIF減小，但裂紋前緣中點處的Ⅲ型SIF仍然為零。隨著裂紋初始位置的變化，裂紋前緣Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型SIF均發(fā)生變化。隨著裂紋長軸的增大，裂紋前緣Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型SIF增大，但裂紋前緣中點處的Ⅲ型SIF仍然為零。隨著裂紋短軸的增大，裂紋前緣Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型SIF減小，但裂紋前緣中點處的Ⅲ型SIF仍然為零。
　　基于直齒圓柱齒輪疲勞裂紋分析有限元模型

4、，分析了轉(zhuǎn)矩、摩擦系數(shù)、裂紋初始深度、位置及裂紋幾何尺寸等因素對裂紋擴展速率的影響，結(jié)果表明：隨著轉(zhuǎn)矩的增大，裂紋擴展速率增大；隨著摩擦系數(shù)的增大，裂紋擴展速率增大；隨著裂紋初始深度的增大，裂紋擴展速率減?。浑S著裂紋初始位置的變化，裂紋擴展速率先減小然后增大再減小；隨著裂紋長軸的增大，裂紋擴展速率先增大然后趨于平穩(wěn)；隨著裂紋短軸的增大，裂紋擴展速率減小。
　　研究結(jié)果對于發(fā)展齒輪疲勞斷裂理論，提高齒輪服役性能具有一定的理論價值和實