华南理工大学学报(自然科学版) ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (7): 1-.doi: 10.12141/j.issn.1000-565X.240278
• 机械工程 •
刘义1,3 孙霖霖2 杨文瀚1 郭辉1 侯圣文3 刘更1
1.西北工业大学 机电学院,陕西 西安 710072;
2.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室,陕西 西安 710064;
3.陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西省齿轮传动重点实验室,陕西 西安 710119
LIU Yi1,3 SUN Linlin2 YANG Wenhan1 GUO Hui1 HOU Shengwen3 LIU Geng1
1.School of Mechanical Engineering,Northwestern Polytechnical University,Xi’an 710072, Shaanxi,China;
2. Key Laboratory of Road Construction Technology and Equipment of the Ministry of Education,Chang’an University,Xi’an 710064, Shaanxi,China;
3. Key Laboratory of Gear Transmission of Shaanxi Province,Shaanxi Fast Auto Drive Group Co., Ltd,Xi’an 710119, Shaanxi,China
摘要:
磨齿、喷丸、表面光饰等齿轮表面处理技术会在材料内部产生残余应力;杂质在金属材料中的存在不可避免。残余应力与杂质对齿轮的接触疲劳寿命均有显著影响。本文提出了一种数值算法模型,可以在齿面接触计算过程中考虑残余应力与杂质的共同作用,并对齿轮接触疲劳的风险进行评估。该模型使用等效夹杂法将齿轮内部的杂质转化为含本征应的夹杂,并在位移方程中考虑杂质与残余应力的耦合作用;计算了残余应力与杂质作用下的应力分布,并通过有限元法对模型进行了验证;使用Dang Van准则计算等效应力并带入Lundberg-Palmgren寿命模型,计算了齿面接触疲劳的最小循环次数,并分析了残余应力、杂质等对齿轮接触疲劳寿命的影响规律。由分析可知,杂质对齿轮接触疲劳寿命的影响远远大于残余应力的影响,且对疲劳最早出现的啮合位置具主导性;残余拉应力与杂质共同作用下,次表层最大应力值增大且位置向材料表层偏移,齿轮更容易发生接触疲劳。