[发明专利]一种表面硬化齿轮磨损及疲劳失效竞争机制分析方法

摘要

本发明公开了一种表面硬化齿轮磨损及疲劳失效竞争机制分析方法，它包括以下步骤：1、建立齿轮副弹流润滑或混合润滑的接触分析模型；2、进行次表面材料点的应力历程分析，求解复杂多轴应变历程；3、估算轮齿材料抗拉强度、疲劳强度和材料参数；4、估算齿轮表面粗糙度在滚动接触历程中的磨损深度，预估表面形貌级粗糙度RMS的演变过程；5、估算齿轮接触疲劳寿命；6、估算齿轮在不同阶段磨损过程中产生的疲劳损伤累积；7、得到最终疲劳损伤累积分布。本发明的技术效果是：能有效预估齿轮接触过程中的磨损程度与表面形貌演化、接触疲劳寿命和损伤累积量分布，分析接触疲劳失效形式变化及出现位置，为齿轮设计、制造和使用提供依据。

主权项

1.一种表面硬化齿轮磨损及疲劳失效竞争机制分析方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、根据齿轮副几何运动学，根据弹流润滑或混合润滑的特点，在考虑齿面粗糙度的影响下，计算轮齿啮合位置的接触参数，接触参数包括齿轮接触位置综合曲率半径，齿面法向载荷，赫兹接触半宽，最大赫兹接触压力，建立齿轮副弹流润滑或混合润滑的接触分析模型；步骤2、基于齿轮副接触分析模型，在接触位置选定的次表面区域之内，通过离散‑快速傅里叶变换法，进行次表面材料点的应力历程分析，考虑齿轮残余应力梯度影响，采用虎克定律，求解复杂多轴应变历程；步骤3、根据齿轮材料的硬度曲线估算轮齿材料抗拉强度、疲劳强度和材料参数；步骤4、根据Archard’s磨损模型，估算齿轮表面粗糙度在滚动接触历程中的磨损深度，预估齿轮表面微观形貌及表面粗糙度均方根值RMS的演变过程；步骤5、基于循环滚动接触时次表面区域的应力应变历程及得到的材料参数，根据Morrow‑Brown‑Miller多轴疲劳准则，估算齿轮接触疲劳寿命；步骤6、基于Palmgren‑Miner准则，估算齿轮在单个阶段磨损过程中产生的疲劳损伤累积；步骤7、根据该次接触磨损后的齿轮表面粗糙度再次分析下一阶段的磨损过程，重复步骤2至步骤7，直到所有阶段的损伤累积之和超过阈值，根据各阶段及最终的损伤累积分布情况分析齿轮接触疲劳失效竞争机制。