机械工程学报

作者：陈壮, 董庆兵, 罗振涛, 魏静, 孟凡明, 戚勍

单位：1. 重庆大学机械传动国家重点实验室 重庆 4000302. 重庆大学机械与运载工程学院 重庆 4000303. 中国航发沈阳发动机研究所 沈阳 110015

关键词：航空花键,轴不对中,微动磨损,疲劳分析,有限元开发；

基金：国家重点研发计划(2020YFB2010101)，国家自然科学基金(51905051，52275175)和机械传动国家重点实验室(SKLMT-ZZKT-2021M06)资助项目。

渐开线花键联轴器在航空领域应用广泛,花键在复杂工况下往往达不到预期寿命,其中花键轴不对中对花键服役寿命产生较大影响。基于有限元方法建立了高效的花键三维仿真模型,分析内外花键轴偏斜0.3°时花键各齿载荷分布规律,基于Archard磨损模型计算接触区域各节点的磨损深度,并基于ABAQUS的UMESHMOTION子程序和Arbitrary Lagrangian-Eulerian技术更新网格,采用Brown-Miller和Smith-Watson-Topper临界平面准则充分考虑花键齿面和齿根区域的应力状态差异,并拟合花键循环寿命、最大磨损深度与磨损系数之间的关联规律,采用试验方法测试表面磨损形貌,验证模型的有效性,为花键联轴器的设计和校核提供指导依据。结果表明:磨损演化逐渐改变初始应力集中区域的几何形状,从而减少了应力集中效应,提高了花键剩余寿命。当磨损系数较大时,花键以磨损失效为主,当磨损系数较小时,花键以疲劳裂纹萌生失效为主。

来源：2023年第3期

《机械工程学报》期刊编辑部

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