齿轮在实际工作中存在安装误差和轴变形,会造成齿轮偏载情况,影响齿轮的接触状态与齿轮疲劳性能;齿轮变载荷作用下,考虑安装误差和轴变形对疲劳性能的影响是人字齿设计中的难题之一。给出了一种实际工作条件下的人字齿轮变载荷下的疲劳性能分析方法:给出考虑安装误差和轴变形影响的有限元接触分析模型建模方法;基于有限元接触分析模型,计算出实际载荷工况下的人字齿轮偏载情况;基于加载接触分析得到了接触应力结果,根据载荷谱计算出接触强度的安全系数。实例计算表明,对实际使用的一对修形人字齿,左右齿面偏载最大达到10.75%。研究工作为高性能人字齿设计分析提供一种有用的参考方法。

表面形貌产生的应力集中效应对齿轮的疲劳寿命有重要影响,表面形貌对齿轮疲劳性能影响的定量分析方法是深入研究齿轮表面完整性及抗疲劳制造的基础性工作。以磨削加工的直齿轮为分析对象,提出一种基于表面形貌影响的齿根弯曲疲劳寿命预估方法。通过有限元分析得到齿根危险区域,采用白光干涉仪对齿根危险区域进行测量,根据测量数据确定表面形貌的统计分布参数和自相关函数。基于表面形貌统计分布参数和自相关函数对表面进行重构,得到有限元计算所需的表面形貌几何样本,用有限元方法分析齿根表面形貌的应力集中效应,基于材料S-N曲线估算齿根弯曲疲劳寿命,给出粗糙度Ra与齿根弯曲疲劳寿命的定量关联规律。