齿轮接触疲劳强度及缺陷对强度影响的研究

发布时间：2017-10-17 16:02

  本文关键词：齿轮接触疲劳强度及缺陷对强度影响的研究

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【摘要】：目前,随着机械工业的不断向前推进,对传动齿轮的可靠性、稳定性、寿命、重量和强度等都提出了更高的要求。因此,各种新材料、新工艺都被广泛应用到齿轮设计和加工上来。35CrNiMo合金钢表面感应淬火齿轮作为三峡升船机传动系统的重要齿轮,为了保证这种新材料齿轮的工作性能,需要进行必要的理论分析和试验研究,研究内容如下:(1)针对35CrNiMo感应淬火齿轮在封闭功率流式疲劳试验机上进行接触疲劳强度试验,重点论述了试验条件、试验方法以及试验流程等内容。基于正常疲劳点蚀失效的试验齿轮,论述了齿轮点蚀的成因、失效判据和检测方法。简要介绍了试验过程中存在的问题,并提出了相应的解决方案。(2)基于概率论和数理统计理论,结合齿轮的寿命特点,借助于Labview图形化编程软件,制作了齿轮试验数据处理系统。系统集成了概率分布假设检验(概率纸检验和K-S检验)、曲线拟合和极限应力计算等模块,实现了试验数据的自动化处理功能和界面化显示功能。(3)针对试验所得到的齿轮接触疲劳数据进行数据处理,基于齿轮接触疲劳寿命特点,对每个应力水平的寿命进行对数正态分布假设。借助于labview数据处理系统检验分布假设的合理性,并采用最小二乘法对试验数据进行拟合,获取齿轮材料的P-S-N曲线。分别作循环基数N0为3×106、1×107和5×107时的直线,计算不同可靠度下的疲劳极限应力值,为35CrNiMo齿轮的强度设计提供参考数据。(4)简要介绍了有限元理论和接触问题,为齿轮接触问题的有限元分析奠定理论基础。依据实际齿轮参数,采用Pro/E软件进行参数化建模。然后结合ABAQUS有限元软件分析轮齿啮合时齿面的接触应力分布状况,将限元分析后处理结果与赫兹公式计算结果进行对比,论证有限元分析结果的准确性。(5)本文利用Pro/E软件在轮齿相同部位(分度圆位置)建立尺寸不等的圆球形凹坑缺陷,且在轮齿齿顶、齿根和分度圆位置分别建立尺寸相同的缺陷,借助于ABAQUS软件进行有限元分析,研究缺陷对齿轮接触疲劳强度的影响。
【关键词】：齿轮 接触疲劳强度 试验 Labview P-S-N曲线 缺陷 疲劳分析
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究的背景及意义10-11
• 1.3 国内外齿轮接触疲劳寿命研究现状11-12
• 1.4 齿轮接触疲劳强度的影响因素12-17
• 1.4.1 转速对齿轮接触疲劳强度的影响13
• 1.4.2 碳含量及材料组织对齿轮接触疲劳强度的影响13
• 1.4.3 缺陷对齿轮接触疲劳强度的影响13-14
• 1.4.4 轮齿变形对齿轮接触疲劳强度的影响14-15
• 1.4.5 残余应力对接触疲劳强度的影响15-17
• 1.5 本文研究的主要内容17-19
• 第二章 齿轮接触疲劳强度试验研究19-34
• 2.1 试验流程19-26
• 2.1.1 试验齿轮20
• 2.1.2 齿轮加工工艺路线20
• 2.1.3 试验条件20
• 2.1.4 试验机20-22
• 2.1.5 试验齿轮的安装22-23
• 2.1.6 主动轮和从动轮的判别23
• 2.1.7 转矩和速度的控制23-25
• 2.1.8 跑合阶段25
• 2.1.9 正式试验阶段25
• 2.1.10 齿轮噪声测试25-26
• 2.2 轮齿点蚀失效分析26-29
• 2.2.1 失效判据26
• 2.2.2 齿面点蚀和剥落成因26-28
• 2.2.3 轮齿点蚀的检测28-29
• 2.3 试验方法29-30
• 2.4 应力计算公式30-31
• 2.5 试验中存在的问题及解决方案31-33
• 2.5.1 缺陷31-32
• 2.5.2 装配偏差32-33
• 2.6 本章小结33-34
• 第三章 基于labview的齿轮试验数据处理34-51
• 3.1 软件简介34
• 3.2 数据整理34-35
• 3.3 常用分布函数35-38
• 3.3.1 正态分布35-37
• 3.3.2 对数正态分布37-38
• 3.4 定应力水平下齿轮寿命分布38-43
• 3.4.1 假设检验与参数估计38
• 3.4.2 检验分布理论38-39
• 3.4.3 概率纸检验方法39-41
• 3.4.4 K-S检验41-43
• 3.5 P-S-N曲线拟合43-50
• 3.5.1 数据读取流程43-44
• 3.5.2 曲线拟合流程44-50
• 3.6 本章小结50-51
• 第四章 基于ABAQUS的齿轮接触疲劳强度有限元分析51-60
• 4.1 接触问题研究52
• 4.2 齿轮三维模型的建立52-55
• 4.3 有限元分析55-58
• 4.3.1 定义材料属性55
• 4.3.2 结构装配55-56
• 4.3.3 定义分析步56
• 4.3.4 定义接触对56
• 4.3.5 约束的创建和载荷的添加56-57
• 4.3.6 网格划分57-58
• 4.3.7 后处理结果58
• 4.4 应力计算58-59
• 4.5 本章小结59-60
• 第五章 缺陷对齿轮接触疲劳寿命影响规律的研究60-69
• 5.1 缺陷齿轮三维实体模型建立60-61
• 5.2 理想齿轮有限元分析61-63
• 5.3 缺陷齿轮有限元分析63-66
• 5.3.1 分度圆处不同尺寸缺陷齿轮的仿真分析63-65
• 5.3.2 不同位置相同缺陷尺寸的仿真分析65-66
• 5.4 齿轮的寿命分析66-68
• 5.5 本章小结68-69
• 总结与展望69-71
• 总结69
• 展望69-71
• 参考文献71-74
• 附录一74-76
• 附录二76-78
• 致谢78-79
• 个人简历79

【参考文献】

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1 陶振荣;;齿轮接触疲劳强度计算方法的探讨[J];机械设计与制造;2007年07期

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本文编号：1049735