基于单齿脉动加载的齿轮弯曲疲劳试验专用夹具设计.pdf

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1、机械设计与制造第l2期170MachineryDesign&Manufacture2015年12月基于单齿脉动加载的齿轮弯曲疲劳试验专用夹具设计徐科飞，王栋，陈鑫，张二亮(郑州大学机械工程学院，河南郑州450001)摘要：专用夹具的设计在齿轮弯曲疲劳强度试验中尤为重要。针对单齿脉动加载的齿轮弯曲试验，论述了专用夹具的设计过程。主要包括加载点的确定、压头的设计、齿轮支撑架的设计以及夹具的装配。运用Simulation对夹具的受力情况进行了仿真，通过仿真结果中齿根的受力情况与理论计算结果相比较，验证了仿真的正确性，在此基础上进一步分析了夹具的受力情况，结果显示夹具的受力情况良好。在实际试验过程中制

2、造的夹具与试验机的共振情况良好，没有出现明显的颤振现象。加载点位置与预期一致，夹具试验情况良好。关键词：齿轮；弯曲疲劳；夹具；有限元分析中图分类号：TH16；TG759文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)12—0170—04DesignofSpecialFixtureBasedonGearBendingFatigueTestforSingle-ToothPulsatingLoadingxuKe—fei，WANGDong，CHENXin，ZHANGEr-liang(CollegeofMechanicalEngineering，ZhengzhouUniversity，He’nan

3、Zhengzhou450001，China)Abstract：Designofspecialfixtureisparticularlyimpoaantinbendingfatiguestrengthtestofgear．Itdiscussesthedesignprocessofspecialfixtureaboutsingle—toothpulsatingloadinginbendingfatiguetestofgear，includingtheidentifcationoftheloadpoint，thedesignofthesqueezehead，thegearsupportflame，a

4、ndtheassemblyofthefixture．Usingsimulationtosimulateeforceofthefixtureandcomparingtheforcesituationofrootwiththetheoreticalresult，theresultyeriflesthecorrectnessofthesimulation．Theforcesituationofthefixtureisanalyzedindepthbasedontheresult，showingthattheforcesituationofthefixtureiswel1．Theresonancebe

5、tweenthespecialfixturemanufacturedandthetestmachineisalsowelldu~ngthepracticaltest，andthereisnoobviousflutterphenomenon．Theloadpointlocationisconsistentwithexpectation，andthefixturetestisingoodcondition．KeyWords：Gear；BendingFatigue；Fixture；FiniteElementAnalysis限。这时采用静强度分析已无法满足齿轮的使用要求，因此，对齿1引言轮的弯曲疲劳强

6、度试验及寿命预测迫在眉睫。齿轮的弯曲疲劳强齿轮传动具有结构简单、传动效率高、工作稳定等优点，在度试验中夹具的设计尤为关键，夹具设计的好坏是试验数据的准机械传动领域被广泛应用_l_。最早的疲劳试验由德国人艾伯特在确性的重要因素之一，国内外目前关于齿轮弯曲疲劳试验主要对1829年进行。关于齿根弯曲疲劳试验方法的研究，国内已经取得试验数据处理方面的论述较多，少有涉及夹具设计的原理及过了丰富的经验和成果，但与国外先进水平相比还存在一定的差程。提出了详细的夹具设计方案，并利用有限元分析软件对整体距，很多材料齿轮的弯曲疲劳强度还缺乏试验数据的支持，这主夹具的受力进行了仿真，实际的试验显示了所设计夹具的良好

7、性要是由于国内对疲劳的研究起步较晚，但随着各行各业对疲劳强能。度的研究越来越重视，弯曲疲劳的试验研究也越来越深人[2-51。齿轮在运转过程中，可将轮齿简化为悬臂梁，在齿面上进行载荷，齿2齿轮弯曲疲劳强度试验根会产生弯曲应力。当轮齿根部受到的循环应力超过它的疲劳2．1试验齿轮极限时，会在齿根部位产生微小的裂纹，并逐步扩展，无法承受传本试验采用的齿轮为18CrNiMo7—6渐开线圆柱直齿轮，采动载荷时