传动齿轮疲劳寿命的仿真分析

《传动齿轮疲劳寿命的仿真分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据56电子机械工程Electro—MedIamc蚰Engineering2010年第26卷第6期20lO．V01．26No．6传动齿轮疲劳寿命的仿真分析。魏忠良。陈玉振，岳振兴(南京电子技术研究所，江苏南京210039)摘要：齿轮传动在雷达天线座传动系统中被广泛采用，目前正向着高速、低噪、轻质、精密的方向发展。针对雷达天线座齿轮传动系统的特点，以其末级一对渐开线直齿轮副为研究对象，运用协同仿真技术，结合了动力学分析与有限元静强度分析，对齿轮的疲劳寿命进行了预测，得到了齿轮的s—N曲线，为齿轮的设计与维护保障提供了依据。

2、关键词：齿轮；疲劳寿命；动力学；有限元；协同仿真中图分类号：TP391．9；THl32．41文献标识码：A文章编号：1008—5300(2010)06—0056—03SimulationAnalysisofGearFatigueLifeWEIZhong·liang，CHENYu-zhen，YUEZhen·xing(NanjingResearchInstituteofElectronicsTechnology，Nanjing210039，China)Almtraet：Geardriveiswidelyusedintherada

3、rantennapedestaltransmissionsystem．Atpresentitisdevelo-pingtowardhighspeed，lownoise，lightweightandhighprecision．Thisarticlefocusesonthecharacteristicsoftheradarantennapedestalgeardrivesystem。andtakesitslastpairofinvolutespurgear船thestudyob—jeet．BytheUSeofthecoopera

4、tionsimulationtechnology，thefatiguelifepredictionoftransmissiongearandS·Ncurvewasgainedwhichcanprovidereferencesforthedesignandmaintenanceofthegear．Keywords：gear；fatiguelife；dynamic；finiteelement；collaborativesimulation0引言齿轮传动具有传动效率高、结构紧凑、工作可靠等优点，在雷达传动设计中有着广泛的应用。齿轮

5、传动的失效将直接影响系统性能，甚至造成雷达无法正常工作。齿轮失效主要发生在轮齿，主要原因有过载、疲劳、点蚀和胶合等。其中，疲劳破坏是常见的一种破坏形式。目前齿轮在实际负荷下的疲劳寿命分布计算一般可以通过疲劳试验来完成。然而，常常由于试验条件、时间的限制，使得疲劳试验难以实现。因此，探讨一种有效的计算方法是十分必要的。圆柱齿轮主要有两种失效形式，即接触疲劳失效和弯曲疲劳失效。弯曲疲劳发生主要在齿根部，这是因为轮齿在载荷作用下，其根部所产生的弯曲应力最大，且在齿根过渡圆角处有应力集中。同时，齿轮在转动过程中使轮齿重复受载，在交变

6、应力反复作用下，齿根处将产生疲劳裂纹，裂纹扩展导致轮齿弯曲疲劳折断。传统的齿根弯曲疲劳强度计算采用了力学设计方·收稿日期：2010—08—17法，在计算中引入了两个假设，忽略了剪应力和压应力的影响，带有很大的近似性。文中以雷达天线座末级齿轮传动装置为研究对象(如图l所示)，利用多体动力学仿真和有限元分析相结合的疲劳设计方法，利用多种软件进行协同仿真，计算得到齿轮弯曲疲劳寿命，提高了雷达产品的设计质量，缩短了研制周期，降低了研制成本。囹1天级座末级齿轮副效果图l机械疲劳的主要影响因素‘11疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的

7、循环万方数据第6期魏忠良。等：传动齿轮疲劳寿命的仿真分析57载荷的次数或时间。1．1形状因素在结构受力时，截面突变处会出现应力集中现象。大量疲劳破坏事故和试验说明，疲劳源总是出现在应力集中的地方，应力集中使结构的疲劳强度降低。所以，疲劳设计时必须考虑应力集中效应。1．2尺寸效应零件的尺寸对其疲劳强度影响极大。一般来说，零件的尺寸增大，则疲劳强度就降低。主要原因是，相比小型零件，大型零件缺陷多，压延比较小，淬透深度小，材质较差等。1．3表面状态的影响零件的表面状态对疲劳强度有较大的影响。疲劳裂纹常常从零件表面开始，因为表面应力

8、最高，加上表面的应力集中，容易造成疲劳源。表面状态分为表面加工情况，腐蚀情况及表面强化。表面越光滑，腐蚀越小，表面越硬，疲劳强度越高。1．4载荷类型的影响拉压、弯曲和扭转不同的循环载荷，对金属试样可以得到相应的疲劳极限。不同的平均应力，及过载、低载和加载顺序对疲劳强度都有影响。1．5环境因