通过疲劳试验机对带有齿根裂纹故障的变位直齿轮进行疲劳试验,得到齿根裂纹扩展规律齿根裂纹相对于齿根方向更易于沿着齿宽方向扩展,扩展速率呈现先慢后快的趋势。采用FRANC3D仿真模拟软件,对设置了相同初始裂纹的变位直齿轮齿根裂纹进行了自动扩展分析研究,确定了裂纹扩展方向及路径。通过对比,模拟结果与试验结果是相吻合的,表明构造的仿真模型得到了疲劳试验的验证,证明了结论的可靠性。通过对齿根裂纹扩展路径及方向的研究,可以为齿轮的设计和制造提供可靠依据。在此基础上,探讨了裂纹扩展寿命的相关问题。

齿根过渡曲线的曲率半径大小,影响渐开线起始圆直径和齿根强度。本文定量分析了齿轮齿根部最大过渡圆角的设计计算方法,采用欧拉一萨瓦里共轭齿面曲率的关系,从理论上建立了齿条型刀具的刀尖圆角与被切齿轮齿根圆角的对应关系,为齿轮设计和加工提供了理论依据。从工艺的角度,研究了粗切滚刀的刀尖圆角的设计及选用原则,以及磨削齿条的刀尖圆角与渐开线起始圆的相互关系。本文的研究对合理设计齿根圆角、合理设计和选用齿轮滚刀、精确修整齿轮磨削砂轮、保证渐开线起始圆直径,都具有实际应用价值。