机械工程学报

作者：魏永峭, 刘稳稳, 郭瑞, 罗岚, 王少江, 漆小虎, 张建权

单位：1. 兰州理工大学机电工程学院 兰州 730050;2. 国机重型装备集团股份有限公司 德阳 618099;3. 中国民航局第二研究所 成都 610041

关键词：变双曲圆弧齿线圆柱齿轮,接触疲劳裂纹,裂纹扩展,XFEM仿真,应力强度因子；

基金：国家自然科学基金资助项目(52075418)。

探明变双曲圆弧齿线(Variable hyperbolic circular-arc-tooth-trace，VH-CATT)圆柱齿轮接触疲劳裂纹的扩展机制，指导齿轮的设计优化，降低裂纹扩展速度，基于齿轮曲率特性，建立了VH-CATT圆柱齿轮接触椭圆数值计算模型，通过有限元法和数值计算法，分析了齿面椭圆接触轨迹，确定了齿轮易萌生裂纹的危险位置。针对裂纹运用扩展有限元(Extended finite element method, XFEM)的分析方法，研究了VH-CATT圆柱齿轮接触疲劳裂纹的扩展规律。通过建立VH-CATT圆柱齿轮应力强度因子分析模型，分析了模数、齿线半径及裂纹预置角对I型应力强度因子的影响规律。结果表明，长裂纹扩展阶段，齿轮模数越大，裂纹在齿宽和齿芯方向的应力强度因子越大；齿线半径较大时，能够有效减小长裂纹扩展阶段裂纹前缘的应力强度因子；裂纹预置角较大时，朝齿宽及齿芯方向的应力强度因子也随之变大。

来源：2024年第21期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2024年第21期