第十五届全国摩擦学大会暨全国青年摩擦学学术会议

40 / 2021-04-20 21:27:21

齿轮疲劳点蚀寿命预测的仿真方法研究

疲劳点蚀是齿轮传动系统主要失效形式之一，主要是由啮合面之间的接触作用导致，是齿面微裂纹萌生、扩展的结果。临界平面法考虑了循环载荷下接触表面近场应力作用的开始萌生裂纹的平面方向、位置以及循环次数，裂纹萌生阶段的寿命占表面疲劳寿命的80%以上，因此临界平面法是预测表面疲劳失效行之有效的方法之一。本文基于齿轮啮合特性获取齿面接触的时变参数，如载荷分布、接触曲率、卷吸速度等，采用平均滤波方法将齿面的微观形貌光滑处理，在保留齿面主要形貌特征的前提下，模拟磨合后齿面的粗糙状态，将处理后的表面形貌纳入润滑油膜厚度的计算中，同时采用量纲化差分方法建立齿轮的热弹流动力润滑模型，并基于润滑界面压力和摩擦力的分布计算近表面应力状态，确定接触近表面任意点位置处任意平面的应力与应变幅，从而获得齿轮疲劳点蚀寿命，并通过与试验疲劳寿命对比验证模型的有效性。齿轮的疲劳点蚀是一个随机的过程，通过啮合的应力/应变变化历程是预测齿轮疲劳点蚀寿命的有效方法，本研究所构建的齿轮疲劳点蚀数值模型可有效预测不同润滑条件下的疲劳点蚀寿命，包括混合润滑、边界润滑等。