基于能量累计曲线的圆柱齿轮疲劳寿命预测模型

刘诗骢; 杨建伟; 李欣; 高翔

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2023.08.013

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基于能量累计曲线的圆柱齿轮疲劳寿命预测模型

试验分析 | 更新时间：2023-08-22

- 基于能量累计曲线的圆柱齿轮疲劳寿命预测模型
- Fatigue Life Prediction Model of Cylindrical Gears Based on the Energy Accumulation Curve
- 机械传动 2023年47卷第8期页码：97-103
- 作者机构：
  
  北京建筑大学机电与车辆工程学院，北京 100044
- 作者简介：
  
  刘诗骢（1997— ），男，新疆克拉玛依人，硕士研究生；主要研究方向为疲劳可靠性；352984604@qq.com。
  杨建伟（1971— ），男，河南杞县人，教授，博士研究生导师；主要研究方向为车辆系统故障诊断与可靠性评估、车辆系统动力学及控制、现代设计方法及理论；yangjianwei@bucea.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51905028)
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2023.08.013
  中图分类号：
- 纸质出版日期：2023-08-15，
  
  收稿日期：2022-06-06，
  
  修回日期：2022-09-23，
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刘诗骢,杨建伟,李欣等.基于能量累计曲线的圆柱齿轮疲劳寿命预测模型[J].机械传动,2023,47(08):97-103.

Liu Shicong,Yang Jianwei,Li Xin,et al.Fatigue Life Prediction Model of Cylindrical Gears Based on the Energy Accumulation Curve[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(08):97-103.
刘诗骢,杨建伟,李欣等.基于能量累计曲线的圆柱齿轮疲劳寿命预测模型[J].机械传动,2023,47(08):97-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.08.013.

Liu Shicong,Yang Jianwei,Li Xin,et al.Fatigue Life Prediction Model of Cylindrical Gears Based on the Energy Accumulation Curve[J].Journal of Mechanical Transmission,2023,47(08):97-103. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2023.08.013.

摘要

圆柱齿轮应用广泛，建立适用范围广、便于计算的圆柱齿轮弯曲疲劳寿命预测模型有重大意义。通过齿轮弯曲疲劳试验结合有限元模型仿真结果，计算得到了不同应力幅值下齿根处能量累计曲线；在能量累计曲线的基础上，得到不同应力幅值下的断裂累计能曲线。基于Palmgren-Miner线性累积损伤理论和以上曲线，提出了一种圆柱齿轮弯曲疲劳寿命预测模型。采用该模型分析了不同应力幅值下的圆柱齿轮弯曲疲劳试验结果，均处于模型预测结果3倍范围内，证明该模型可以较为准确地预测圆柱齿轮弯曲疲劳寿命。

Abstract

It is of great significance to establish a cylindrical gear bending fatigue life prediction model with a wide range of applications and easy calculation. Through the gear bending fatigue test combined with the simulation results of the finite element model

the energy accumulation curve at the root of the tooth under different stress amplitudes is calculated. On the basis of the energy accumulation curve

the fracture cumulative energy curve under different stress amplitudes is obtained

and a cylindrical gear bending fatigue life prediction model is proposed based on the Palmgren-Miner linear cumulative damage theory and the above curve. Combined with the test results of gear bending fatigue tests under different stress amplitudes

the test results are all within the ± 3 life factor scatter bands

which proves that the model can accurately predict the gear bending fatigue life.

关键词

圆柱齿轮能量累计疲劳寿命预测疲劳试验有限元分析

Keywords

Cylindrical gearEnergy accumulationFatigue life predictionFatigue testFinite element analysis

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