基于缺口试件的啮合齿轮弯曲疲劳极限评估方法及装置

摘要

基于缺口试件的啮合齿轮弯曲疲劳极限评估方法及装置，包括：步骤1：建立啮合齿轮对有限元模型；步骤2：建立缺口试件有限元模型；步骤3：确定步骤1中模型齿根部应力集中系数，建立应力与齿面深度的关系曲线；步骤4：确定步骤2中试件缺口处应力集中系数，建立应力与缺口面深度的关系曲线；步骤5：比较步骤3-4中应力集中系数的一致性及关系曲线的重合度，重复步骤4，确定缺口试件的最终几何参数及疲劳极限载荷；步骤6：确定材料固有裂纹长度；步骤7：对任意尺寸的齿轮建模，重复步骤3-5，确定相应缺口试件的几何参数及载荷特征；步骤8：建立齿轮弯曲疲劳极限估算模型；步骤9：建立缺口试件与齿轮的应力等效关系，确定齿轮弯曲疲劳寿命。

主权项

一种基于缺口试件的啮合齿轮弯曲疲劳极限评估方法，其特征在于，所述的方法包括：步骤1：根据包含齿轮模数、齿数及宽度的齿轮相关参数创建齿轮实体模型，赋予齿轮弹塑性材料属性，进行网格划分，建立齿轮对面接触属性，施加边界条件，建立齿轮啮合有限元模型；步骤2：创建初始缺口试件实体模型，赋予所述齿轮弹塑性材料属性，进行网格划分，施加边界条件，建立缺口试件有限元模型；步骤3：进行所述步骤1，施加试验获取的极限扭转载荷T_f，找出网格表面及次表面第一预定距离内的最大Von‑Mises应力S_f发生的位置，求得齿根部应力集中系数Kt，建立S_f与齿面深度H的对应关系曲线，确定齿根部应力梯度变化趋势；步骤4：进行所述步骤2，施加预定疲劳载荷p，找出网格表面及次表面第二预定距离内的最大Von‑Mises应力σ发生的位置，求得缺口处应力集中系数k_t，建立应力σ与缺口面深度h的对应关系曲线，确定缺口处应力梯度变化趋势；步骤5：改变缺口试件的几何参数和载荷值，重复所述步骤4，使所述的K_t与k_t一致，使所述S_f与齿面深度H的对应关系曲线与所述应力σ与缺口面深度h的对应关系曲线重合，确定所述缺口试件的最终几何参数、施加的疲劳极限载荷p_f以及相应的疲劳极限σ_f或Δσ_f；步骤6：根据材料基本属性‑裂纹扩展门槛值ΔK_th，建立缺口试件疲劳极限估算模型，结合所述步骤5中确定的Δσ_f，计算材料固有裂纹长度a_tr；步骤7：在一定扭矩T′下，对任意不同结构尺寸的齿轮进行建模，重复所述步骤3到步骤5，确定相应缺口试件的几何参数、施加的疲劳载荷p′、缺口处疲劳强度σ′及应力集中系数k′_t；步骤8：根据所述步骤6中材料固有裂纹长度a_tr、及步骤7中确定的k′_t，建立对应任意几何尺寸及扭矩条件下的齿轮弯曲疲劳极限估算模型及缺口试件弯曲疲劳极限估算模型。