粗糙齿面多微凸体弹塑性接触模型与计算方法

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1、学校代号10532学号S1502W0191分类号TH132.4密级公开工程硕士学位论文粗糙齿面多微凸体弹塑性接触模型与计算方法学位申请人姓名张波培养单位机械与运载工程学院导师姓名及职称周长江教授康瑛高工学科专业车辆工程研究方向传动摩擦学论文提交日期2018年5月20日学校代号：10532学号：S1502W0191密级：公开湖南大学工程硕士学位论文粗糙齿面多微凸体弹塑性接触模型与计算方法学位申请人姓名：张波导师姓名及职称：周长江教授康瑛高工培养单位：机械与运载工程学院专业名称：车辆工程论文提交日期：2018年05月20日论文答辩日期：2018年05月26日答辩委员会主席：程军圣教授M

2、ulti-asperityelasticplasticcontactmodelforroughgearsurfaceanditspredictionmethodbyZHANGBoB.E.(ChangshaUniversityofScience&Technology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinVehicleEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProf

3、essorZHOUChangjiangSeniorEngineerKANGYingMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖

4、南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I粗糙齿面多微凸体弹塑性接触模型与计算方法摘要粗糙齿面微观形貌凹凸不平的特点使得实际参与接触的区域为分散于其中的较高微凸体，因此光滑表面的名义接触面积远大于真实的接触面积，这导致名义接触应力远小于真实的接触应力，进而影响齿面表层摩擦、磨损及亚表层的疲劳失效。有必要建立一种微凸体接触模型，通过材料特性、形貌特征及接触载

5、荷等预测接触表面的实际接触面积。本文以标准直齿圆柱齿轮的粗糙齿面为研究对象，基于光学测量获得微观齿面参数构建几何模型，开展三微凸体与多微凸体弹塑性接触模型理论计算和有限元接触分析（三微凸体是指一个长方体基体上面，同一方向分布着三个旋转抛物体。多微凸体是指一个长方体基体上面分布着三个以上的旋转抛物体）。探讨微凸体几何参数与分布参数对接触特性的影响，为齿面精确设计提供一定的理论依据。主要研究内容有：(1)齿轮表面微观形貌参数与三微凸体接触模型。利用WykoNT9100光学轮廓仪测量轮齿切片的表面微观形貌，高频滤波滤去测量噪声，计算形貌参数。根据微观形貌与微凸体的高度分布特点，构建4种三

6、微凸体接触模型，分别为LHH、HLH、LLH和LHL，推导三微凸体弹塑性接触理论模型。(2)考虑塑性的三微凸体有限元接触分析。将三微凸体接触模型分两类进行有限元分析，第一类是三个微凸体的高度不同但间距相同，第二类是三个微凸体的高度相同但间距不同。结果显示位移载荷较小时，理论模型与有限元计算结果比较一致。参数分析表明，间距相等时微凸体的分布位置会影响到局部应力，但对总接触载荷与接触面积影响不大；随着间距的增加，微凸体之间的相互影响会变小，间距足够大时，三个微凸体的相互影响趋向于零。(3)多微凸体弹塑性接触模型。推导出高度符合高斯分布的粗糙齿面多微凸体弹塑性接触理论模型。基于轮齿切片实

7、验测得的粗糙齿面参数，构建了两类多微凸体接触模型。第一类是样本数相同而密度不同的5×5多微凸体接触模型，第二类是密度相同而样本数不同的5×5、6×6和7×7多微凸体接触模型。(4)考虑塑性的多微凸体有限元接触分析。对两类多微凸体接触模型进行有限元分析，从多微凸体的接触表面VonMises应力、法向VonMises应力、接触载荷与面积四个方面进行探讨与研究。结果表明，不同样本数的多微凸体参数分析结论基本一致，该结论在粗糙齿面小区域内具有一定的适应性。关键词：粗糙齿面；多