三峽升船機齒條彎曲應力計算方法及測試技術研究.pdf

1、齒條特別是大模數(shù)齒條在重大工程裝備中的應用越來越多，而且模數(shù)也越來越大，如三峽升船機齒條模數(shù)高達62.67mm，然而目前尚無計算齒條齒根應力的精確計算方法?，F(xiàn)有標準多采用將齒條視為無窮大的漸開線齒輪的方法來計算齒條齒根應力，對于中小模數(shù)的齒條具有實用性和近似準確性,但當模數(shù)較大特別是大于50mm時，缺乏相應的試驗數(shù)據(jù)作為支撐，計算公式中的參數(shù)可能不再適用，嚴格意義上來說，現(xiàn)有標準已不適用大模數(shù)齒條齒根應力的準確計算。研究表明，對于齒根經(jīng)

2、硬化處理的齒輪，裂紋萌發(fā)源可能會由齒根表面轉移到齒根次表面，因此齒根內部的應力計算就顯得尤為重要。因此，對齒條齒根表面應力、齒根內部應力的準確計算方法及齒條齒根應力測試技術的開發(fā)研究具有重要的理論價值和工程應用背景。本文主要研究內容和結論有：
　　(1)對齒根應力計算的平截面法、折截面法、有限元法進行了對比分析。研究表明：平截面法僅能計算齒根表面最大應力值；折截面法既能計算齒根表面應力值也能計算齒根內部應力值，并且比平截面法有更高

3、的準確性；有限元法能清晰的獲得輪齒的應力分布，可作為齒根應力分析的一個重要手段。
　　(2)對現(xiàn)有折截面法計算模型進行修正。為考慮齒根圓角引起的應力集中對齒根應力分布的影響，本文引入應力滲透因子概念，采用積分方法推導出了齒根彎曲應力、齒根壓應力計算公式。并結合折截面法數(shù)學模型進一步分析了影響齒根應力計算準確性的若干因素。
　　(3)齒條齒根過渡曲線上應力最大點處切線角的影響因素分析。對不同齒形角、齒根圓角半徑、模數(shù)、加載點位

4、置、載荷大小的齒條進行有限元分析。研究表明：齒形角、齒根圓角半徑、加載點位置對齒根最大應力點的切線角有較大影響；模數(shù)、載荷大小對齒根最大應力點的切線角基本無影響。
　　(4)齒輪齒條嚙合剛度對齒間載荷分配及最惡加載點的影響規(guī)律研究。對齒輪齒條嚙合過程的嚙合剛度進行分析，得出不同相位下的輪齒嚙合剛度。在考慮基節(jié)誤差的情況下，三峽升船機齒輪齒條的最惡加載點位于單齒嚙合上界點。
　　(5)應力滲透因子的確定。采用試驗與相似理論相結

5、合的方法計算應力滲透因子值，并通過有限元方法驗證了相似理論的正確性。
　　(6)三峽升船機齒條齒根應力測試。根據(jù)試驗轉速和載荷控制策略確定測試齒的位置，并利用有限元對齒條齒根應力進行分析，得出三峽升船機齒條齒根應力分布規(guī)律，確定應變片的粘貼位置。
　　(7)三峽升船機齒條齒根應力測試數(shù)據(jù)分析。根據(jù)齒根應力分布規(guī)律，確定有效齒根應力測試點。利用最小二乘法對試驗數(shù)據(jù)進行擬合，得出齒根應力與載荷的關系。將試驗測試值、折截面法計算值