非穿透型齿根裂纹扩展及啮合特性分析

摘要

非穿透型齿根裂纹是最接近实际工况的齿轮故障.以有限元法模拟三维非穿透型齿根裂纹扩展过程,计算应力强度因子,确定了裂纹扩展路径.针对齿轮啮合特点模拟健康齿轮的啮合过程,计算健康齿轮的啮合刚度,通过与ISO6336-1:2006进行对比,验证了计算结果的准确性.以此方法为基础,提出了非穿透型裂纹啮合特性分析方法,分析了齿宽方向不同穿透程度的齿根裂纹和齿廓方向裂纹尾部不同高度的齿根裂纹对啮合刚度的影响.结果表明,随着裂纹穿透程度的增加,应力强度因子逐步增加;随着裂纹在齿宽方向穿透程度的增加和在齿廓方向高度的增加,啮合刚度有着不同的降低幅度;齿根裂纹在齿宽方向穿透程度的增加比在齿廓方向裂纹尾部高度的增加对啮合刚度的影响更加显著;不同裂纹类型对齿轮等效应力及总位移也有明显的影响.