齿轮弯曲疲劳强度及疲劳裂纹扩展研究

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3、声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，成果，除文中己经加Ｗ标注和致谢外本论文不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得河南工业大学或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料一同工作的同志对研究所。与我做的任何贡献均已在论文中做出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意河南工业大学有权使用本学位论文〔包括但不

4、限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部口（机构）送交学，、借阅和复印位论文，Ｗ学术交流为目的赠送和交换学位论文允许学位论文被查阅，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。八從。＼学仿论丈作者篇名；日期：年月日指导教师雜名日期：年月日葦ResearchofGearBendingFatigueStrengthandGearFatigueCra

5、ckpropagationADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：QinChaoSupervisor：Prof.LiYongxiangSchoolofMechanical&ElectricalEngineeringHenanUniversityofTechnology,Zhengzhou,China摘要本课题所研究的大模数齿轮齿条为三峡大坝升船机所用的大模数产品，缺少相关可参考的标准和资料，为突破大模数齿轮齿条设计相关标准及文献资料的局限性，本文

6、主要针对三峡升船机模数为62.7mm的大模数齿条材料35CrNiMo的弯曲疲劳强度和裂纹扩展等进行了相关研究，主要包括以下方面。首先本文进行齿轮弯曲疲劳强度试验研究。采用单齿加载法和成组法试验方案进行试验，对所得的数据进行拟合处理。最终得到齿轮的弯曲疲劳的极限应力值，以及各个应力与循环寿命的关系即P-S-N曲线。其次本文在齿轮弯曲疲劳极限理论的基础上利用断裂力学的理论，着重研究当齿轮出现微小裂纹后其剩余寿命。利用有限元软件和Franc3D进行仿真分析，获得强度应力因子等相关参数，根据仿真所获得的参数预测下一步

7、裂纹的扩展情况，并生成下一步扩展的裂纹，循环迭代直至完全断裂。再次本文对弯曲疲劳强度试验中所产生的弯曲疲劳断齿先做宏观断口分析，然后再对样本做扫描电镜分析，着重研究其裂纹源，以求找到导致该型号齿轮的断裂原因，为预防该裂纹的产生提供依据。最后本文基于分形理论对裂纹扩展的路径进行维数计算，寻找裂纹扩展路径与维数之间的关系。首先利用相机采集整个裂纹扩展的图像，然后利用Matlab软件对所采集到的图像进行处理，把RGB格式的图像处理为二值图。用计盒维数法对二值图进行维数计算，最终得到相应的裂纹分形维数。关键词：弯曲疲

8、劳强度疲劳裂纹扩展断面分析分形维数IAbstractThispaperstudiedthebigmodulusgearrackthatusedfortheThreeGorgesDamshiplift,whichlackofrelevantstandardsanddata.Inordertobreakthelimitationsofbigmodulusgearandrackdesignstandard