时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

李学飞; 李纪强; 陈卓; 李志远; 师陆冰; 刘忠明

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.004

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时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

理论研究 | 更新时间：2023-08-14

- 时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究
- Effect of Time-varying Friction Factors on the Contact Fatigue Life of Gears
- 机械传动 2023年47卷第5期页码：19-25
- 作者机构：
  
  1.郑州机械研究所有限公司，河南郑州 450001
  2.陕西法士特齿轮有限责任公司，陕西西安 710119
  3.郑机所（郑州）传动科技有限公司，河南郑州 450001
- 作者简介：
  
  李学飞（1995— ），男，河南新乡人，硕士；研究方向为齿轮传动；beautifulxin@vip.qq.com。
  刘忠明（1964— ），男，河南浚县人，博士，研究员，博士研究生导师；研究方向为齿轮传动；Zmliu2001@126.com。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划项目(2020YFB2007002);中国博士后科学基金(2021M692951);中国机械科学总院集团有限公司技术发展基金项目(AZXJJ1082105)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.004
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-05-15，
  
  收稿日期：2022-10-27，
  
  修回日期：2023-01-06，
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李学飞,李纪强,陈卓等.时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究[J].机械传动,2023,47(05):19-25.

Li Xuefei,Li Jiqiang,Chen Zhuo,et al.Effect of Time-varying Friction Factors on the Contact Fatigue Life of Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(05):19-25.
李学飞,李纪强,陈卓等.时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究[J].机械传动,2023,47(05):19-25. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.004.

Li Xuefei,Li Jiqiang,Chen Zhuo,et al.Effect of Time-varying Friction Factors on the Contact Fatigue Life of Gears[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(05):19-25. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.05.004.

摘要

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时，常忽略齿面摩擦力的影响，不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命，根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据，基于三参数威布尔分布和名义应力法对

R-S-N

曲线进行拟合，在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数，分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响，并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明，由于时变摩擦因数的影响，采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大，且随着应力的增大，摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。

Abstract

The tooth surface friction has an important impact on the tooth surface contact stress and the tooth surface contact fatigue life. In the estimation of the contact fatigue life of the tooth surface

the influence of the friction force of the tooth surface is often ignored

which is not conducive to the accurate prediction of the contact fatigue life of the tooth surface. In order to accurately predict the contact fatigue life of the tooth surface

the R-S-N curves are fitted based on the three-parameter Weibull distribution and the nominal stress method according to the tooth surface contact fatigue test data of 18CrNiMo7-6 gear material. By calculating the contact stress on the tooth surface

the time-varying friction factor is introduced

and the influence of the time-varying friction factor on the contact fatigue life of the tooth surface is analyzed. Finally

the tooth surface contact fatigue test is used to verify the validity. The results show that the contact fatigue limit of tooth surface estimated by the traditional nominal stress method is large due to the influence of the time-varying friction factor

and the influence of the friction factor on contact fatigue life of tooth surfaces decreases with the increase of stress.

关键词

R-S-N曲线威布尔分布摩擦因数接触疲劳寿命齿轮传动

Keywords

R-S-N curveWeibull distributionFriction coefficientContact fatigue lifeGear transmission

references

OILA A，BULL S J.Assessment of the factors influencing micropitting in rolling/sliding contacts［J］.Wear，2004，258（10）：1510-1524.

李添翼，武志斐，王铁.三参数威布尔分布的齿轮接触疲劳寿命分析［J］.机械设计与制造，2017（9）：27-29.

LI Tianyi，WU Zhifei，WANG Tie.Analysis of gear contact fatigue life based on 3-parameter Weibull distribution［J］.Machinery Design & Manufacture，2017（9）：27-29.

贺迪，唐进元，李国文，等.考虑粗糙度参数Ra影响的齿根弯曲疲劳寿命计算［J］.机械传动，2018，42（8）：6-10.

HE Di，TANG Jinyuan，LI Guowen，et al.Calculation of tooth root bending fatigue life with considering the influence of roughness parameter Ra［J］.Journal of Mechanical Transmission，2018，42（8）：6-10.

朱林，贾民平，石光林，等.基于多因素修正的结构件疲劳寿命预估方法［J］.东南大学学报（自然科学版），2015，45（3）：469-473.

ZHU Lin，JIA Minping，SHI Guanglin，et al.Estimation approach study of structural fatigue life based on multiple factors correction［J］.Journal of Southeast University （Natural Science Edition），2015，45（3）：469-473.

TEVATIA A，SRIVASTAVA S K.Modified shear lag theory based fatigue crack growth life prediction model for short-fiber reinforced metal matrix composites［J］.International Journal of Fatigue，2015，70：123-129.

LIU H L，LIU H J，ZHU C C，et al.Study on contact fatigue of a wind turbine gear pair considering surface roughness［J］.Friction，2020，8（3）：553-567.

廖智奇，吴运新，袁海洋.表面粗糙度对三维应力集中系数及疲劳寿命的影响［J］.中国机械工程，2015，26（2）：147-151.

LIAO Zhiqi，WU Yunxin，YUAN Haiyang.Influences of surface roughness on three dimensional stress concentration factor and fatigue life［J］.China Mechanical Engineering，2015，26（2）：147-151.

徐科飞.喷丸工艺对18CrNiMo7-6齿轮弯曲疲劳强度的影响研究［D］.郑州：郑州大学，2016：22-37.

XU Kefei.Study on effect of shot peening on bending fatigue strength of 18CrNiMo7-6 gear［D］.Zhengzhou：Zhengzhou University，2016：22-37.

李智，吴胜利，简晓春，等.微凸体对直齿轮接触特性及疲劳寿命影响分析［J］.科学技术与工程，2021，21（20）：8435-8441.

LI Zhi，WU Shengli，JIAN Xiaochun，et al.Analysis of the influence of asperities on the contact characteristics and fatigue life of spur gears［J］.Science Technology and Engineering，2021，21（20）：8435-8441.

高镇同.疲劳应用统计学［M］.北京：国防工业出版社，1986：82-84.

GAO Zhentong.Fatigue applied statistics［M］.Beijing：National Defense Industry Press，1986：82-84.

全国齿轮标准化技术委员会.齿轮接触疲劳强度试验方法：GB/T 14229—2021［S］.北京：中国标准出版社，2021：16-20.

National Technical Committee for Gear Standardization.Test method of surface contact strength for gear load capacity：GB/T 14229—2021［S］.Beijing：Standards Press of China，2021：16-20.

全国齿轮标准化技术委员会.直齿轮和斜齿轮承载能力计算第2部分：齿面接触强度（点蚀）计算：GB/T 3480.2—2021［S］.北京：中国标准出版社，2021：6-8.

National Technical Committee for Gear Standardization.Calculation of load capacity of spur and helical gears—part 2：calculation of surface durability（pitting）：GB/T 3480.2—2021［S］.Beijing：Standards Press of China，2021：6-8.

ZHOU C J，LI Z，HO B，et al.Analytical solution to bending and contact strength of spiral bevel gears in consideration of friction［J］.International Journal of Mechanical Sciences，2017，128/129：475-485.

李学飞，李纪强，陈卓，等.齿轮传动齿面摩擦力研究进展［J］.机械传动，2022，46（4）：1-9.

LI Xuefei，LI Jiqiang，CHEN Zhuo，et al.Research progress of tooth surface friction force gear transmission［J］.Journal of Mechanical Transmission，2022，46（4）：1-9.

XU H，KAHRAMAN A，ANDERSON N E.et al.Prediction of mechanical efficiency of parallel-axis gear pairs［J］.Journal of Mechanical Design，2007，129（1）：58-68.

XU H，KAHRAMAN A.Prediction of friction-related power losses of hypoid gear pairs［J］.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers，Part K：Journal of Multi-body Dynamics，2007，221（3）：387-400.

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