硬齿面齿轮齿根裂纹扩展特性与剩余寿命研究

为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响，以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象，基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论，分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制；建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型，研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制；根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据，对所建计算模型进行了分析与验证，证明了模型的准确性。结果表明，与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比，Ⅰ型裂纹应力强度因子最大，从齿面到裂纹深度方向，其值逐渐减小；随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大，裂纹扩展剩余寿命都随之减小。