直齿圆柱齿轮疲劳点蚀失效机理及实验研究

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1、“ｕ犬－‘ｉｌ拔大爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹｆｉＳＳ士室位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ？“‘—“直齿圆柱齿轮蜮点蚀失效机理及实验研究机械电子工程学科专业作者姓名＿＿一＿授指导教师魏静教２０１５年６月答辩日期硕士学位论文直齿圆柱齿轮疲劳点蚀失效机理及实验研究ＦａｉｌｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＥｘｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉａｔｉｏｎｏｆｐｇＦａｔｉｕｅＰｉｔｔｉｎｆｏｒＳｕｒＧｅａｒｇｇｐ作者姓名：高攀学科、专业：机械电子

2、工程学号：２１２０４１０２指导教师：魏静完成日期：２０１５年５月大違理工犬含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：／

3、作者签名：＾攀日期：Ｊｒ年月々日大连理工大学硕士学位论文摘要、齿轮传动具有承载能力大、传动精度高、传动比固定结构紧凑等优点，被各种机械设备所广泛使用。随着近年来对高速重载和大转矩齿轮的需求，齿轮传动的平稳噪音以及高效耐用都成了亟需解决的难题，齿面的润滑状态以及疲劳失效都成为研宄的重点一，齿轮的失效大多数属于表面破坏，其中疲劳点烛是齿轮齿面最常见的失效形式之，。产生于设备运行的初期，可产生齿形误差和振动噪声，甚至导致重大的设备故障本文采用宏观和微观相结合的方法ｒ，基于弹流润滑理论研究４０Ｃ调质直齿圆柱齿轮齿面不同哨合位置在纯滚动接触与滑

4、滚接触时的表面以及亚表面处的应力特征，通过滚动摩擦实验和应力特征对比分析了不同齿面应力水平下接触表面微点烛坑形貌以及发生、发展过程，：揭示了齿面微点烛和巨点烛的形成机理，结果表明微点烛是在各应力综合作用下，其中剪应力的主导作用下的渐进疲劳现象，巨点蚀是在亚表面循环剪应力下的渐进疲劳现象，剪应力在点烛形成过程中起主导作用，并建立齿面点蚀多轴疲劳寿命预估模型，主要研究工作如下－（１）建立齿轮传动过程模型。确定轮齿单个喃合周期齿面曲率半径、滑滚速度、滑滚比、传动载荷等参数的分布和变化趋势，同时建立齿面单个啮合点接触简化模型，为后续弹流润滑做基础。（２

5、）粗糙齿面弹流润滑特性研宄。依据分形理论建立通用表面粗糖度模型，考虑一、、摩擦润滑齿面变形等因素建立统的粗糙齿面弹流润滑模型，包括Ｒｅｙｎｏｌｄｓ方程，油膜厚度方程、润滑剂粘度密度方程以及载荷平衡方程，研究了单个哨合周期齿面的应。力工况，对比分析光滑齿面和粗糙齿面的弹流工况特征（３）疲劳点烛失效机理及寿命预估模型的建立。基于轮齿喃合模型以及接触区微观应力场特征，依据弹性力学建立了轮齿表面以及亚表面应力场计算模型，研宄了齿面单个哨合周期中亚表面应力场的变化特征；釆用搭建的滚动摩擦磨损试验机模拟齿面弹流湳滑过程，探寻特定运行工况和润滑条件下滑滚接触面的点烛

6、发展过程，通过对近节圆哨合点理论分析和实验结果对比，从应力角度探讨了齿面点烛失效机理，最后依据材料属性和应力历程，结合材料单轴疲劳性能数据，建立了通用化的多轴疲劳失效准则以及寿命预估模型。关键词：齿轮传动弹流润滑亚表面剪应力劳点独寿命预估；；；疲；－Ｉ－直齿圆柱齿轮疲劳点饱失效机理及实验研究ＦａｉｌｕｒｅＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆＦａｔｉｇｕｅＰｉｔｔｉｎｇｆｏｒＳｐｕｒＧｅａｒＡｂｓｔｒａｃｔＧｅａｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｖａｒｉｏｕｓｍｅｃｈａ

7、ｎｉｃａｌｅｕｉｍｅｎｔｄｕｅｔｏｔｈｅａｄｖａｎｔａｅｓｏｆｌａｒｅｑｐｇｇｃａｒｒｎｃａａｃｔｒａｎｓｍｓｓｏｎｅｃｓｏｎｘｅｄｔｒａｎｓｍｓｓｏｎｒａｏａｎｄｃｏｍａｃｒｕｃｔｕｒｅｉｉｔｈｉｈｉｉｒｉｉｆｉｉｉｔｉｔｓｔ．ｙｇｐｙ，ｇｐ，ｐＲｅｃｅｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅｄｅｍａｎｄｏｆｈｅａｖｅｌｏａｄａｎｄｈｉｈｔｏｒｕｅｅａｒｔｈｅｓｔｅａｄｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄ，ｇｑｇ，ｙｐｄｕｒａｂｉ