喷油润滑下PEEK齿轮的疲劳失效临界转变关系

聚醚醚酮（polyetheretherketone,PEEK）齿轮是高性能聚合物齿轮,广泛应用于汽车、无人机、机器人等领域。然而PEEK齿轮失效的形式和机理复杂,导致其在动力传动场合应用缺乏合理的设计依据。针对PEEK齿轮失效机理不明和基础数据缺失的问题,开展了喷油润滑下PEEK斜齿轮疲劳性能试验,计算了PEEK齿轮接触和弯曲应力,并通过扫描电镜等设备进行了失效表征。
发现喷油润滑下PEEK齿轮失效形式主要为齿面点蚀和齿根疲劳断裂;讨论了喷油润滑下PEEK齿轮齿面点蚀与齿根疲劳断裂的失效机理,发现了PEEK齿轮接触疲劳失效与弯曲疲劳失效之间的临界转变关系,并提出了PEEK齿轮失效形式的评估方法。当PEEK齿轮接触应力与弯曲应力之比低于1.02时,PEEK齿轮主要发生齿根疲劳断裂;接触应力与弯曲应力之比高于1.10时,PEEK齿轮主要发生齿面点蚀破坏;接触应力与弯曲应力之比在1.02~1.10之间时,存在齿面接触疲劳与齿根弯曲疲劳的临界失效转变点。