为了研究齿根裂纹对硬齿面齿轮疲劳寿命的影响,以某渐开线硬齿面齿轮为研究对象,基于断裂力学方法和疲劳裂纹扩展理论,分析研究了齿轮齿根疲劳裂纹扩展机制;建立了考虑载荷大小、初始裂纹大小以及初始裂纹位置等因素影响的硬齿面齿轮齿根裂纹扩展剩余寿命分析模型,研究了齿根裂纹不同扩展阶段的应力强度因子演变规律与裂纹扩展机制;根据某渐开线硬齿面齿轮副弯曲疲劳试验数据,对所建计算模型进行了分析与验证,证明了模型的准确性。结果表明,与Ⅱ型裂纹、Ⅲ型裂纹相比,Ⅰ型裂纹应力强度因子最大,从齿面到裂纹深度方向,其值逐渐减小;随载荷、裂纹长度、裂纹宽度以及初始裂纹距齿宽中心位置的距离等因素的增大,裂纹扩展剩余寿命都随之减小。

三峡升船机齿条寿命试验齿轮箱为低速重载四级传动,试验过程中需频繁快速换向运转,由于轮系啮合侧隙、轴系弹性扭转变形以及轮齿弹性变形等因素的影响,会导致齿轮箱运转性能的变化,尤其是换向期间输出转速和转矩的波动。为了分析对齿轮箱传递性能的影响,分别建立了轮系啮合侧隙和轴系弹性扭转变形对转速影响的计算模型,对齿轮箱换向过程中的输出转速进行了计算,并与试验实测的齿轮箱输出转速进行了对比分析,实现了对计算模型和试验数据准确性的互相验证。

与ISO 6336:1996相比,最新版的ISO/FDIS 6336-1~3:2019内容发生了较大变化,特别是斜齿轮螺旋角系数的计算发生了颠覆性的变化。为便于读者了解新版ISO 6336的变化情况,介绍了ISO 6336不同版本内容的主要变化,分析了螺旋角系数、单对齿啮合系数修正前后对安全系数的影响,并结合实例讨论了螺旋角对接触疲劳强度和弯曲疲劳强度计算结果的影响。