齿轮磨损寿命预测方法

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1、第44卷第9期哈尔滨工业大学学报Vol.44No.92012年9月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSep．2012齿轮磨损寿命预测方法1121潘冬，赵阳，李娜，王兴贵(1．哈尔滨工业大学航天学院，150001哈尔滨;2．北京卫星制造厂，100190北京)摘要:以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象，通过理论推导，研究齿轮啮合过程中轮齿间各状态参量随啮合角的变化规律．引入磨损步长，对连续磨损过程进行离散化处理，通过磨损步长内的准静态模型代替数学上无法求解的动态非线性磨损模型，实现了对齿轮磨损问题的数值仿真．

2、其中应用Achard磨损模型，充分考虑了齿轮负载及转速对齿轮副齿面磨损的综合影响，建立了齿轮磨损寿命预测模型，编制了相关程序，可实现对不同齿轮、不同工况下磨损寿命的预测，从理论上解决了齿轮磨损寿命的预测问题，具有一定的理论价值及工程应用前景．关键词:齿轮磨损;数值仿真;磨损寿命;预测方法中图分类号:TH117.1文献标志码:A文章编号:0367－6234(2012)09－0029－05Thewearlifepredictionmethodofgearsystem1121PANDong，ZHAOYang，LINa，WANGXing-gui

3、(1．Dept．ofAstronautics，HarbinInstituteofTechnology，150001Harbin，China;2．BeijingSpacecrafts，100190Beijing，China)Abstract:Anumericalpredictiononwearlifeformationiscarriedoutininvolutespurgear．Theslidingveloc-ityandcontactpressuresarecomputedalongthecontactzonesateachrotati

4、onalgearposition，thentheCon-tinuouswearprocessarediscretizedbyintroducingwearstep．Aquasi-staticmodelinsteadofthenonlinearwearmodelinthewearstepisusedtosimulatethegearwearproblembasedonageneralizedAchardweare-quationwhichtakesfullaccountoftheloadandspeedcombinedeffects．Ag

5、earwearlifepredictionmodelisestablished，andthentheproceduresaredevelopedwhichcanpredictthewearlifeofdifferentgearsorunderdifferentoperatingconditions．Keywords:gearwear;numericalsimulation;wearlife;predictionmethod磨损是影响机械寿命的主要因素之一，对于目前齿轮磨损问题研究领域中的3大难题．齿轮系统，轮齿的过度磨损不仅会影响齿轮的

6、传对于齿轮磨损问题国内外学者作了多年的研［2－10］动精度和效率，还会造成机构振动、产生噪声等，究，但由于磨损问题的复杂性，至今仍没形严重时甚至会使轮齿断裂，造成重大事故．磨损具成一套成熟有效的方法，以往的研究主要是以实有缓慢的渐进性特点，对机械系统性能的影响也验为主，通过实验测量磨损量或根据磨粒的铁谱是一个渐进性缓慢失效过程，与突发性失效相比分析、尺寸分析来预测齿轮轮齿的磨损程［11－12］往往容易被忽视，但其危害性却很大［1］，齿轮的度，但是由于实验成本高，周期长，且不同的耐磨寿命预测、磨损状态监测及轮齿参数优化是齿轮副、不同的工况

7、条件其磨损特性也不一样，实验获得的结果缺乏普适性．基于理论分析，结合物收稿日期:2011－07－03．理实验，应用数值仿真技术研究齿轮的磨损问题基金项目:国家自然科学基金资助项目(50975056;11072066);将是一条行之有效的途径．微小型航天器技术重点实验室开放基金资助．作者简介:潘冬(1984—)，男，博士研究生;文中以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象，以赵阳(1968—)，男，博士，教授，博士研究生导师．理论分析为基础，研究齿轮啮合过程中轮齿间各通信作者:潘冬，pandongjit@163．com．状态参量的变化规律，并通过离

8、散化处理，实现了·30·哈尔滨工业大学学报第44卷对齿轮磨损问题的数值仿真，在研究轮齿磨损的1v21=mz1ω1cosα(tanαk2－tanαk1)．(5)过程中选用Achard磨损模型，充分考虑齿轮负载