地铁列车减速器直齿轮弯曲疲劳有限元分析与试验

为研究地铁列车减速器小齿轮齿根部受力情况及弯曲疲劳裂纹萌生的机理,通过建立齿轮副有限元模型,对齿轮啮合过程进行瞬态动力学分析,得到了齿轮啮合过程中齿根处的应力-时间历程进而对齿根弯曲疲劳行为进行了试验研究。瞬态动力学分析表明,小齿轮齿根处在啮合过程中受到脉动循环载荷的作用,最大拉应力出现在齿轮啮合至分度圆时;且齿根处最大主应力的方向为沿齿根切线方向。齿根弯曲疲劳试验结果表明,裂纹在齿根弧线的中间位置萌生,方向为齿根切线的垂直方向。结合有限元分析结果可发现,齿根处裂纹在最大拉应力幅值位置萌生,其扩展行为受最大拉应力的主导。为进一步优化齿轮的设计、制造工艺及材料的选择提供了依据。     

35CrMo调质齿轮弯曲疲劳可靠性试验

论述35CrMo调质齿轮轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究．该试验是在英国制造的1603型电磁谐振疲劳试验机上进行的的，分4个应力级，每个应力缓的试验样本不少于7个.在试验数据基础上，拟合出R-S-N曲线及方程，最后求得不同可靠度下35CrMo调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限，     

工程p-S-N曲线小样本拟合方法比较

机械结构件疲劳寿命预估的基础是其材料的p-S-N曲线,而p-S-N曲线的拟合需要大量的试验数据,对人力物力的成本需求较高。为研究小样本数据拟合p-S-N曲线的方法,分别运用Bootstrap法和样本信息聚集原理,得到了泵头体材料的p-S-N曲线。结果表明,Bootstrap法拟合的p-S-N曲线误差较均匀;样本信息聚集原理在基准应力为716 MPa比756 MPa时预测10~4～10~6次范围内的疲劳寿命误差更小,且应力级别相差较大时的疲劳寿命的预估比Bootstrap法更为精确;结合经济效益及试验误差,最佳应力级别数为5组,每组应力级别下进行5根试样。     

37SiMn2MoV调质齿轮弯曲疲劳可靠性试验

论述３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究。该试验是在英国制造的ＥＭＲ－１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行的,分４个应力级,每个应力级的试验样本不秒于６个,在试验数据基础上,拟合出Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线及方程,最后求得不同可靠度下３７ＳｉＭｎ２ＭｏＶ调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限。     

高强韧低碳中锰钢的弯曲疲劳性能

利用GPS-100高频疲劳试验机,研究了高强韧低碳中锰钢的三点弯曲疲劳性能,绘制出S-N曲线并分析了疲劳断口特征,探讨了相变诱导塑性(TRIP)效应对试验钢疲劳性能的影响机理.结果表明:试验钢的条件疲劳极限为1006MPa,疲劳比为1.20;试验钢的疲劳裂纹源萌生于试样下表面靠近棱角的位置,疲劳裂纹扩展区存在大量的二次裂纹可有效降低主裂纹的扩展速率,提高试验钢的疲劳强度;瞬断区包含等轴韧窝和拉长的韧窝,是典型的韧性断裂.疲劳裂纹前沿微小塑性变形区内的残余奥氏体发生TRIP效应,吸收大量应变能,钝化裂纹,减缓裂纹的扩展速率,是试验钢疲劳性能优异的主要原因.     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.     

碳纤维薄板增强RC梁的弯曲疲劳寿命

纤维增强复合材料(FRP)加固钢筋混凝土(RC)梁的疲劳行为是国内外土木工程界的前沿课题.文中将18根尺寸为1850mm×100mm×200mm的碳纤维薄板(CFL)增强RC梁分为4组进行弯曲疲劳实验,探讨其疲劳性能.通过理论分析及对上述疲劳实验数据的分析和讨论,按照所提出的CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命的新概念,得到了相应的两类S-N和P-S-N曲线,发现CFL增强梁的容许疲劳寿命和极限疲劳寿命分别是其静载极限强度的65%和67%;推导了增强梁的跨中最大挠度与载荷循环数、单根梁的疲劳寿命及应力水平之间的关系式,在此基础上,提出了一种只需少量循环加载(研究中建议取n=100 ～1000)的非破坏性弯曲疲劳试验数据就能预测该增强梁疲劳寿命的新方法.最后通过另外3根CFL增强梁的疲劳试验对所提出的寿命预测方法进行了验证.     

汽车变速箱的故障分析

变速箱是机械设备的重要组成部分，是影响其性能的关键部件。本文分析了变速箱中齿轮、轴承和轴等主要零部件的失效形式，并对故障诊断方法进行了简要的介绍，以减少故障产生，提高使用效率。     

35CrMo调质齿轮变曲疲劳可靠性试验

论述了３５ＣｒＭｏ调质齿轮轮齿弯曲疲劳强度的可靠性试验研究。该试验是在英国制造的１６０３型电磁谐振疲劳试验机上进行的的，分４个应力级，每个应力级的试验样本不少于７个。在试验数据基础上，拟合出Ｒ－Ｓ－Ｎ曲线及方程，最后求得不同可靠度下３５ＣｒＭｏ调质齿轮轮齿的弯曲疲劳强度极限。     

基于动态剩余S-N曲线的线性疲劳寿命预测模型

为估算结构在变幅载荷下的疲劳寿命,在动态剩余S-N曲线的基础上,结合材料的退化规律,对材料受载过程中的累积疲劳损伤进行了量化,提出了一种预测变幅载荷下线性疲劳损伤预测模型。根据热轧16Mn钢和20Cr2Ni4A标准圆柱齿轮多级载荷下疲劳寿命试验数据,对提出模型的疲劳寿命预测能力进行了验证。结果表明：基于强度退化的线性疲劳寿命预测模型相对传统Miner法则和材料记忆退化累积模型的预测结果更接近试验结果,具有较高的预测精度。     

钢材料焊接接头p-S-N曲线试验研究

制备两种不同形式和不同钢材料的焊接接头疲劳试验件,进行等幅疲劳试验,通过试验寿命数据的统计分析,得到了存活率分别为50%、99%、99.9%、99.99%的p-S-N曲线,为寿命评估提供必要的数据基础。     

喷丸和电解抛光对齿轮弯曲疲劳强度的影响

为提高渐开线齿轮齿根承载能力,研究了喷丸强度、喷丸覆盖率、电解抛光对齿根圆角表面完整性和齿轮弯曲疲劳极限的影响规律.依据啮合原理和APDL语言,对齿条型刀具展成的齿轮进行了参数化有限元建模,应用ANSYS/FE-SAFE软件对齿轮进行弯曲疲劳强度的仿真计算,并通过单齿弯曲疲劳试验进行了验证.结果表明:通过软件仿真的渗碳淬火齿轮弯曲疲劳极限载荷与试验结果相比偏大;对齿轮齿根进行喷丸,并非喷丸强度和喷丸覆盖率越高越好,而是存在最佳的喷丸工艺参数;对齿轮喷丸后再进行电解抛光,可以改善表面完整性,进一步提高齿轮的弯曲疲劳强度,但强化效果受初始喷丸工艺参数的影响.     

商用车转向器支架疲劳寿命仿真分析

为了揭示转向器支架的破坏机理,在整车实际运行工况下计算转向器支架最大受力,并在此基础上建立了转向器支架的有限元模型,在转向器质量和最大转向力矩的共同作用下对转向器支架进行静强度分析;根据S-N曲线方法、正弦载荷谱和Radioss工具对转向器支架进行疲劳寿命分析;最后将仿真结果与实际破坏形式及理化分析结果进行对比。结果表明:转向器支架满足静强度要求,但是存在局部寿命不足、一致性差的问题;仿真分析与工程实际具有较好的吻合性。     

低碳合金钢18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳试验研究与误差分析

齿轮弯曲疲劳试验是评价齿轮弯曲疲劳性能的重要手段,为保证试验结果的准确性,探究试验过程误差对试验结果的影响。根据GB/T 14230—1993《齿轮弯曲疲劳强度试验方法》中的B试验法以跨五齿对称加载方式制定弯曲疲劳试验方案,进行有限元仿真与电阻应变片测试验证试验方案的正确性,采用升降法开展18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳试验,分析齿轮几何精度、装夹误差以及设备加载精度对弯曲疲劳试验结果的影响。结果表明：试验方案计算齿根弯曲应力与有限元仿真以及电阻应变测试的结果最大误差为8.7%,满足工程需求;99%可靠度下18CrNiMo7-6喷丸齿轮弯曲疲劳极限为642 MPa,相比国标中MQ级的500 MPa提高28%,标准设计偏保守。齿轮的几何精度以及试验设备精度对弯曲疲劳试验结果影响较大,考虑误差综合作用对试验结果的影响为2.43%。     

基于动载荷谱的齿轮弯曲疲劳寿命预测

为了探讨齿轮弯曲疲劳寿命计算问题,将齿轮疲劳总寿命分为两个阶段,即疲劳裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命。通过 ADAMS 软件仿真实验齿轮的工作情况,使其接近真实状况,得到齿轮载荷谱。根据齿轮载荷谱,利用有限元ANSYS 软件分析在齿轮齿根危险截面处的最大应力。采用断裂力学、雨流法和 Miner 疲劳损伤累积模型,对考虑动载荷情况下的齿轮弯曲疲劳寿命进行预测,推导了齿根裂纹萌生期和扩展期的疲劳寿命计算公式。在高频疲劳试验机上对算例齿轮进行了双齿脉动加载齿根弯曲疲劳寿命实验研究,理论计算结果与实验结果基本吻合,验证了本文理论分析的正确性。     

手动变速箱空挡齿轮敲击问题的影响因素分析

齿轮敲击噪声会严重影响整车声品质,为研究该问题,建立手动变速箱空挡齿轮敲击问题的4自由度模型,模型包括2个非线性因子:离合器扭转刚度和轮齿弹性接触力.根据建立的动力学方程,讨论了齿轮敲击噪声的判定条件,分析了离合器参数的影响(扭转刚度、迟滞阻尼力矩、黏滞阻尼系数和刚度转变节点),发现第1级刚度和迟滞阻尼减小,敲击噪声降低,而随着离合器阻尼系数的增大,敲击噪声先减小后增大,存在1个最优解.分析了离合器以外的参数的影响(主从动轮阻尼系数、转动惯量、飞轮转速和扭矩波动幅值),发现主动轮阻尼系数、从动轮惯量减小,从动轮阻尼系数、主动轮惯量增大,更快的发动机转速和更小的发动机激振力矩有利于改善敲击.     

V带传动疲劳强度的模糊可靠性评价

根据模糊数学及可靠性设计理论 ,建立了V带传动疲劳强度的模糊可靠性计算模型及计算方法 ,探讨了随机变量与模糊变量同时存在 ,即将工作应力视为随机变量而将许用应力视为模糊变量时V带传动疲劳强度的模糊可靠性设计方法 计算结果表明 ,基于参数模糊性的可靠性更能反映带传动的真实运行状况 ,采用模糊可靠性设计方法 ,可提高V带传动的可靠度 表 2 ,参 6     

变速器换挡二次冲击强度频次分析

为研究汽车变速器换挡的二次冲击强度分布规律,在自行研制的换挡性能试验台上,对某款变速器各挡位以不同换挡速度分别进行了各50次换挡试验,实时测得换挡力、换挡位移、同步转矩、变速器输入/输出转速,得到了各挡位换挡特性曲线;并对不同换挡速度下各挡位二次冲击强度进行了频次分析。结果表明,随着换挡速度增加,同一挡位的二次冲击强度呈现减弱趋势;同时该变速器只有Ⅰ挡未出现二次冲击,Ⅱ~Ⅵ挡均存在二次冲击现象;并且Ⅱ挡的二次冲击强度最大,Ⅵ挡仅在低换挡速度时存在二次冲击。