齿轮弯曲疲劳强度影响因素分析及试验研究

发布时间：2017-05-13 13:11

  本文关键词：齿轮弯曲疲劳强度影响因素分析及试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：齿轮传动机构是机械传动中应用最广泛的传动机构，它具有功率范围大、传动比准确、传动效率高、使用寿命长、工作安全等优点，所以在汽车、轮船、航空、风电等领域都有广泛的应用。它的承载能力好坏直接影响整个传动系统的正常工作，随着科学技术的进步和工业生产的迅速发展，对齿轮传动装置的承载能力提出了更高的要求，因此提高齿轮承载能力的研究越来越受到人们的重视。其中齿轮的弯曲疲劳强度是评价齿轮承载能力的一个重要指标，也是齿轮设计的基础数据，所以有必要对齿轮弯曲疲劳强度的影响因素作以研究，以达到提高齿轮弯曲疲劳强度的目的，进而提高齿轮的承载能力。本文的研究包括以下几个方面： ①针对原有方案下齿轮轮齿经常断裂的缺点，结合影响齿轮弯曲疲劳强度的因素，提出了两种新的方案，并对两种新方案提高齿轮弯曲疲劳强度的可行性进行了理论分析。 ②基于残余应力检测的原理，选定X射线固定法为本次试验喷丸强化前后齿轮齿根残余应力的检测方法，对比分析喷丸强化前后齿轮齿根残余应力的结果，得到了喷丸强化可以提高齿轮齿根残余压应力的可靠性数据。 ③随机抽取三种方案下的齿轮试样，在Zwick功率流开放式试验台下分别采用成组法和升降法进行了齿轮弯曲疲劳试验，并对疲劳寿命数据的子样大小进行了讨论。 ④运用概率及数理统计原理对试验所得疲劳寿命进行数据处理，并按照对数正态分布、二参数威布尔以及三参数威布尔分布对定应力下的齿轮弯曲疲劳寿命进行拟合，并对拟合度进行检验。最后再结合不同应力水平下的疲劳寿命数据，拟合出三种方案下齿轮组的疲劳性能曲线，从而最终得到提高齿轮弯曲疲劳强度的最佳方案。 ⑤针对两种新方案中对齿轮弯曲疲劳强度影响最大的喷丸工艺，，基于有限元对其进行模拟，验证了本次试验喷丸强化能够提高齿根残余应力。
【关键词】：齿轮弯曲疲劳强度 残余应力 弯曲疲劳试验 疲劳性能曲线 有限元
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-12
• 1.1 课题的研究背景与意义8-9
• 1.1.1 课题研究背景8
• 1.1.2 课题研究意义8-9
• 1.2 疲劳可靠性研究概述9-10
• 1.2.1 疲劳研究概述9-10
• 1.2.2 可靠性研究概述10
• 1.3 齿轮弯曲疲劳可靠性研究概述10-11
• 1.4 论文主要研究内容11-12
• 2 齿轮弯曲疲劳强度影响因素的理论分析12-22
• 2.1 引言12
• 2.2 新材料对齿轮弯曲疲劳强度的影响12-14
• 2.2.1 8620H 钢简介12
• 2.2.2 20CrMoH 与 8620H 对比研究12-14
• 2.3 喷丸强化对齿轮弯曲疲劳强度的影响14-17
• 2.3.1 喷丸强化简介14-15
• 2.3.2 喷丸强化后齿轮齿根残余应力的研究15-17
• 2.4 单圆弧滚刀与双圆弧滚刀加工对齿轮弯曲疲劳强度的影响17-21
• 2.4.1 齿轮滚刀结构简介及分类[25]17
• 2.4.2 两种滚刀所加工齿轮齿廓分析17-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 三种方案下齿轮弯曲疲劳试验22-42
• 3.1 引言22
• 3.2 齿轮试验装置及试验方案22-24
• 3.2.1 齿轮试验装置22-23
• 3.2.2 常见齿轮疲劳试验方案23-24
• 3.3 三种方案下齿轮弯曲疲劳试验24-34
• 3.3.1 齿轮弯曲疲劳试验设备及加载原理24-25
• 3.3.2 试验设备压头设计25-29
• 3.3.3 试验齿轮基本参数29-31
• 3.3.4 试验齿轮齿根应力计算31-33
• 3.3.5 三种方案下齿轮弯曲疲劳强度的测试33-34
• 3.4 齿轮弯曲疲劳试验结果34-40
• 3.4.1 原方案下齿轮弯曲疲劳试验结果34-36
• 3.4.2 方案一下齿轮弯曲疲劳试验结果36-38
• 3.4.3 方案二下齿轮弯曲疲劳试验结果38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 4 三种方案下齿轮弯曲疲劳寿命数据统计处理42-60
• 4.1 引言42
• 4.2 疲劳数据子样大小的确定42-44
• 4.3 疲劳寿命分布类型简介44-47
• 4.4 疲劳寿命统计处理47-56
• 4.4.1 假设检验与参数估计48-54
• 4.4.2 疲劳寿命数据拟合度检验54-56
• 4.5 疲劳性能曲线拟合56-58
• 4.6 本章小结58-60
• 5 齿轮喷丸强化残余应力有限元分析60-66
• 5.1 引言60
• 5.2 有限元简介60
• 5.3 齿轮喷丸残余应力场数值模拟与分析60-63
• 5.3.1 模型的建立60-61
• 5.3.2 模拟结果与试验结果分析61-63
• 5.4 本章小结63-66
• 6 结论与展望66-68
• 6.1 主要结论66
• 6.2 后续工作展望66-68
• 致谢68-70
• 参考文献70-74
• 附录74
• A. 作者在攻读硕士期间申请的发明专利目录74

【参考文献】

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