齿轮孔—轴承外圈接触及齿根应力分析与寿命估算

发布时间：2020-04-06 02:06

【摘要】：在工程实际中,接触现象到处可见,物体间作用力的传递大多是通过接触实现的,机械运动的传递也离不开接触力的作用。特别是在机械传动领域,三维接触问题广泛存在。由接触问题而引发的零件失效一直是备受人们关注的问题,引起了国内外专家学者的普遍重视。 某公司破碎设备上使用的KPBV150二级行星齿轮减速器运行两年后发生断裂,损坏发生在第二级行星传动,其中一个行星轮开裂。首先,由于存在材料缺陷及相对滑动,在行星轮内孔表面产生微裂纹,并在外载荷作用下扩展到行星轮齿根部位,导致行星轮体开裂。同时,还引起太阳轮、行星架、箱体等其它零部件的变形、断裂。继而,引发齿轮箱整体失效。 本文主要是齿轮孔—轴承外圈接触及齿根应力分析与寿命估算。以KPBV150型大型行星齿轮减速器失效分析为工程背景,结合工程图纸,对二级行星齿轮减速器做结构分析、受力分析和相关计算。运用CAXA软件、Pro/E软件建立二维和三维几何模型,在大型分析软件ANSYS中,对失效零件做出了准确的强度分析,主要包括齿轮与轴承接触的接触应力分析以及齿轮的齿根弯曲应力分析。通过以上实际项目的工程计算和接触应力分析,本文对基于ANSYS软件的接触问题做了比较清晰的阐述,对行星齿轮设计安全系数进行评价,推导了破损材料的临界裂纹尺寸,对齿轮的疲劳裂纹扩展寿命进行了估算,为工程实际提出了指导性意见。
【图文】：

在行星轮内孔表面产生微裂纹，并在外载荷作用下扩展到行星轮齿根部位，导致行星轮体开裂，同时引起太阳轮、行星架、箱体等其它零部件的变形、断裂，如图1.1所示。继而，，引发齿轮箱整体失效。这不仅造成了重大的经济损失，又妨碍了正常的工作生产。图1.1断裂的减速器齿轮 Fig.1.1TheruPturedgearinthegearbox据统计，国内外存在此型号的减速器的用户都发生过类似的故障事故。为了彻底找出减速器的失效原因，应首先对危险零件做强度分析。导致齿轮破坏的直

中一个行星轮开裂。首先，由于行星轮内孔与轴承表面之间发生移动摩擦，在行星轮内孔表面生成裂纹，并扩展到行星轮齿根部位，导致行星轮体开裂，继而引发第二级行星传动其他相关零件的间接损坏，使减速器整体失效。如图4.1所示。图4.1断裂失效的减速器齿轮 F19.4.1TheruPtUredgearinthegearbox一33一
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH132.41

【引证文献】

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1 王翔;黄威;李进;;基于ANSYS的复合材料齿轮的有限元分析[J];武汉大学学报(理学版);2012年03期

本文编号：2615847