直齒圓柱齒輪疲勞點蝕失效機理及實驗研究.pdf

1、齒輪傳動具有承載能力大、傳動精度高、傳動比固定、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點，被各種機械設(shè)備所廣泛使用。隨著近年來對高速重載和大轉(zhuǎn)矩齒輪的需求，齒輪傳動的平穩(wěn)噪音以及高效耐用都成了亟需解決的難題，齒面的潤滑狀態(tài)以及疲勞失效都成為研究的重點，齒輪的失效大多數(shù)屬于表面破壞，其中疲勞點蝕是齒輪齒面最常見的失效形式之一，產(chǎn)生于設(shè)備運行的初期，可產(chǎn)生齒形誤差和振動噪聲，甚至導(dǎo)致重大的設(shè)備故障。
　　本文采用宏觀和微觀相結(jié)合的方法，基于彈流潤滑理論研究40

2、Cr調(diào)質(zhì)直齒圓柱齒輪齒面不同嚙合位置在純滾動接觸與滑滾接觸時的表面以及亞表面處的應(yīng)力特征，通過滾動摩擦實驗和應(yīng)力特征對比分析了不同齒面應(yīng)力水平下接觸表面微點蝕坑形貌以及發(fā)生、發(fā)展過程，揭示了齒面微點蝕和巨點蝕的形成機理，結(jié)果表明:微點蝕是在各應(yīng)力綜合作用下，其中剪應(yīng)力的主導(dǎo)作用下的漸進疲勞現(xiàn)象，巨點蝕是在亞表面循環(huán)剪應(yīng)力下的漸進疲勞現(xiàn)象，剪應(yīng)力在點蝕形成過程中起主導(dǎo)作用，并建立齒面點蝕多軸疲勞壽命預(yù)估模型，主要研究工作如下:
　　

3、(1)建立齒輪傳動過程模型。確定輪齒單個嚙合周期齒面曲率半徑、滑滾速度、滑滾比、傳動載荷等參數(shù)的分布和變化趨勢，同時建立齒面單個嚙合點接觸簡化模型，為后續(xù)彈流潤滑做基礎(chǔ)。
　　(2)粗糙齒面彈流潤滑特性研究。依據(jù)分形理論建立通用表面粗糙度模型，考慮摩擦、潤滑、齒面變形等因素建立統(tǒng)一的粗糙齒面彈流潤滑模型，包括Reynolds方程，油膜厚度方程、潤滑劑粘度密度方程以及載荷平衡方程，研究了單個嚙合周期齒面的應(yīng)力工況，對比分析光滑齒面和

4、粗糙齒面的彈流工況特征。
　　(3)疲勞點蝕失效機理及壽命預(yù)估模型的建立?；谳嘄X嚙合模型以及接觸區(qū)微觀應(yīng)力場特征，依據(jù)彈性力學(xué)建立了輪齒表面以及亞表面應(yīng)力場計算模型，研究了齒面單個嚙合周期中亞表面應(yīng)力場的變化特征;采用搭建的滾動摩擦磨損試驗機模擬齒面彈流潤滑過程，探尋特定運行工況和潤滑條件下滑滾接觸面的點蝕發(fā)展過程，通過對近節(jié)圓嚙合點理論分析和實驗結(jié)果對比，從應(yīng)力角度探討了齒面點蝕失效機理，最后依據(jù)材料屬性和應(yīng)力歷程，結(jié)合材料單