少齿数齿轮轴齿根应力强度因子研究

张国海， 何 勇， 成小龙， 王保民

(陕西理工大学 机械工程学院， 陕西 汉中 723000)

少齿数齿轮轴齿根应力强度因子研究

张国海， 何 勇， 成小龙， 王保民

(陕西理工大学 机械工程学院， 陕西 汉中 723000)

基于弹性力学和断裂力学的基本原理，采用ABAQUS软件对含不同长度初始裂纹的少齿数齿轮轴齿根应力强度因子KI进行了求解。利用MATLAB软件对求得的KI数据进行曲线拟合，分析了其变化规律，为进一步对少齿数齿轮轴进行断裂力学参数测试及安全性判定提供了依据。

少齿数齿轮轴； 齿根裂纹； 应力强度因子

少齿数齿轮(齿数最少可为1)传动技术突破了传统设计理论对最少齿数的限制，大幅度减少了小齿轮齿数，具有单级传动比大、结构紧凑、重量轻等优点，适用于平行轴之间的运动和动力传递。少齿数齿轮轴的加工，目前主要依靠对现有普通齿轮加工机床传动系统的适当改造升级来实现，加工的齿轮轴存在精度低、齿面质量差等缺点[1]。工程应用实践表明，在交变载荷作用下，该齿轮轴齿根部疲劳破坏较为常见。齿根部应力集中产生的初始裂纹，是引起疲劳破坏的重要因素。

随着断裂力学的发展，现在已经可以通过研究疲劳裂纹的扩展行为来更准确地预测构件的疲劳寿命。应力强度因子作为判断结构断裂和裂纹扩展的重要参数，也日益引起了人们的重视[2]。随着计算机技术的不断发展，有限元方法(FEM)逐渐成为计算复杂工程结构裂纹尖端应力强度因子的基本手段，发展了基于有限元法的应力强度因子数值计算方法[3]。……