硬齿面齿轮齿根裂纹扩展特性与剩余寿命研究

为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响,以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象,基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论,分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制;建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型,研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制;根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,证明了模型的准确性。结果表明,与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比,Ⅰ型裂纹应力强度因子最大,从齿面到裂纹深度方向,其值逐渐减小;随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大,裂纹扩展剩余寿命都随之减小。     

齿根裂纹对应力强度因子影响的研究

采用FRANC3D软件分析了三维齿轮Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型裂纹应力强度因子的分布规律,并考虑载荷、裂纹形状、裂纹大小、裂纹位置和划分网格粗细对应力强度因子的影响。结果表明:Ⅰ型裂纹对应力强度因子影响最大;载荷、裂纹大小、不同裂纹位置和划分网格的粗细对应力强度因子的影响曲线呈两端大中间小的对称分布规律;对于裂纹形状,当椭圆长轴小于或等于短轴时,曲线呈两端大中间小对称分布规律,当椭圆长轴大于短轴时,曲线呈现两端小中间大的对称分布规律。对度量、控制裂纹体的断裂情况和寿命估算有一定的理论基础。     

减振孔穴直齿轮的参数设计及试验研究

齿轮上钻孔能够有效地降低齿轮传动的振动水平.针对某型直齿圆柱齿轮的有限元模型进行应力计算,将计算数据用响应面法和最小二乘原理拟合成二次多项式,再以最大应力最小化为目标进行优化求解,得到孔穴参数的设计值,并加工了齿轮样件;在齿轮封闭试验台上完成了孔穴齿轮与普通齿轮的对比试验.试验结果表明,孔穴结构可以降低齿轮副的振动,具...     

含故障传动系统齿轮-轴承耦合动力学特性研究

针对齿轮传动系统工作环境复杂,故障率高的问题,对传动系统进行动力学分析并探究其故障机理。根据Hertz接触理论考虑轴承钢球离心力的作用,建立深沟球轴承时变刚度模型。利用能量法得到正常与含裂纹故障齿轮的时变啮合刚度。利用集中参数法建立齿轮传动系统齿轮-轴承耦合动力学模型。考虑齿轮传动系统传递误差、时变刚度等参数激励因素,对齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到了传动系统的振动加速度,分析了裂纹故障对齿轮动态响应的影响;通过台架试验验证了模型的正确性。研究结果表明:建立的动力学模型能够很好地描述含故障齿轮传动系统的动力学特性,在时域波形图中,由于裂纹故障的存在会产生周期性的冲击信号,同时频谱图中在啮合频率的周围会产生边频带。     

利用渐开线圆柱齿轮压力角与齿厚关系提高齿根强度

我厂生产的YZJ12振动压路机行星减速器内的齿圈、行星轮、太阳轮的齿根部经常出现裂缝,甚至断裂,为了解决该问题,我厂曾采用改变材质及热处理工艺,虽取得一点效果,但无法根除上述现象。我们通过对渐开线曲线的分析,利用压力角与齿厚的关系,解决了齿轮根部断裂的问题。     

采用先进热处理技术制造优质机械设备——2011年军工热处理论坛的主题报告

2011年6月28日,在中国兵器工业标准化研究所举办的2011年军工热处理论坛上,中国机械工业联合会顾问、中国机械工业联合会名誉会长、原中国机械工业部总工程师、副部长陆燕荪,以采用先进热处理技术制造优质机械设备为题,主要以目前三峡四期工程中由其负责的关键项目船闸升船机的巨型齿条感应淬火后齿根出现疲劳裂纹为例,阐述热处理工艺技术对产品质量的重要作用。陆燕荪同志长期担任机械工业部的领导职务,始终高度重视机械制造工艺技术和工艺管理工作,他关注到目前许多企业还存在重设计、轻工艺现象,又一次语重心长地强调机械产品要获得良好的质量,必须合理安排好工艺,并认真做好工艺管理工作。本刊编辑应邀参加了会议,在征得陆燕荪老部长和会议主办方的同意后,特刊登这篇语重心长、言简意赅的报告,以饗读者,期望能够推动企业更好地做好机械制造工艺技术和工艺管理工作。     

基于共振区幅值-相位解调技术的早期齿轮齿根裂纹故障检测

常用齿轮故障诊断方法中窄带解调分析存在低频干扰的问题,共振解调分析不涉及相位调制信息。针对传统方法的不足,提出了一种以共振频率作为载波的共振区幅值-相位解调技术。方法首先通过快速谱峭度算法寻找齿轮振动信号的共振区,然后在共振区中通过幅值最大搜索法获得共振频率,并以该共振频率为载频进行解调分别得到幅值和相位调制信号。该方法结合共振区对弱信号的放大以及对低频干扰的隔离作用,可有效提取齿轮的故障信息。仿真及试验研究表明,所提出的共振区幅值-相位解调技术可以有效检测早期齿轮齿根裂纹故障信息,是对传统方法的有效补充。     

弧齿锥齿轮齿根应力的影响因素分析

用三维弹性有限元法进行弧齿锥齿轮齿根应力分析时，对有限元计算模型的选取，载荷大小，加载位置的确定，不同的齿根圆角及工作齿面等影响齿根应力的因素进行分析，为弧齿锥齿的设计和使用提供理论依据。     

圆柱齿轮啮合过程齿根应力数值计算方法研究

本文提出了一套在微机上计算机直齿与斜齿圆柱齿轮啮合过程齿根应力分布的方法。使用者只需输入一对齿轮副的几何参数和结构参数，计算机将自动完成齿轮副的三维有限无风格部分。通过齿面坐标系及坐标变换矩阵，一次求出核齿轮副的齿向载荷分布齿间载荷分本。一步运用 齿根局部网络密化，可详细研究轮在啮合过程中的齿根应力分布。编制的软件配有较强的数据前，后处理手段，便于使用。文中以一对斜齿轮副为例进行了说明，计算结果与     

基于齿根动应力的船用人字齿轮疲劳分析与优化

为了合理预估人字齿轮齿根动应力疲劳寿命,利用考虑啮合刚度激励、啮合冲击激励和齿面摩擦激励的十二自由度人字齿轮弯-扭-轴耦合动力学模型,同时考虑了参与啮合齿对之间的齿根应力关联性,并由此合理有效地计算出了人字齿轮齿根受拉侧的动应力变化趋势。通过对轮齿疲劳寿命机理分析,选取三种常用载荷工况下小轮齿根中点受拉侧动应力作为疲劳寿命计算对象,采用考虑应力幅值和应力均值双参数的雨流计数法,结合Miner线性累积损伤理论对人字齿轮受拉侧齿根弯曲疲劳寿命进行了预估。同时比较了考察啮合轮齿在进入啮合前其它齿对产生的反向压缩应力对疲劳寿命的影响。通过三维修形技术,对人字齿轮齿面进行了以综合载荷工况下齿根动应力疲劳寿命为目标的优化设计,优化结果表明修形后齿根动应力变化趋势平缓,疲劳寿命增加25%。