齒輪接觸疲勞理論與實踐

目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 齒輪接觸疲勞及危害7
1.2 齒輪接觸疲勞失效形式9
1.2.1 宏觀點蝕9
1.2.2 微點蝕11
1.2.3 深層齒面斷裂13
1.2.4 其他失效14
1.2.5 失效競爭機制17
1.3 齒輪接觸疲勞強度標(biāo)準(zhǔn)20
1.3.1 點蝕強度標(biāo)準(zhǔn)21
1.3.2 微點蝕強度標(biāo)準(zhǔn)25
1.3.3 深層齒面斷裂強度標(biāo)準(zhǔn)28
1.3.4 其他失效評價標(biāo)準(zhǔn)30
1.4 齒輪表面完整性要素34
1.4.1 表面粗糙度35
1.4.2 材料微結(jié)構(gòu)特征36
1.4.3 硬度梯度37
1.4.4 殘余應(yīng)力38
1.5 齒輪接觸疲勞可靠性與試驗39
1.6 本章小結(jié)40
參考文獻(xiàn)41
第2章 齒輪接觸分析理論45
2.1 赫茲接觸理論47
2.1.1 兩個*面的彈性接觸問題48
2.1.2 赫茲接觸解54
2.1.3 赫茲接觸理論的發(fā)展現(xiàn)狀59
2.1.4 齒輪赫茲接觸計算63
2.1.5 非赫茲接觸問題63
2.1.6 時變多軸應(yīng)力狀態(tài)66
2.2 潤滑接觸理論69
2.2.1 潤滑理論的發(fā)展現(xiàn)狀70
2.2.2 彈流潤滑理論72
2.2.3 控制方程的離散與求解82
2.2.4 彈流問題的多重網(wǎng)格法求解88
2.2.5 熱彈流潤滑理論92
2.2.6 混合潤滑理論99
2.2.7 斜齒輪的彈流潤滑求解案例107
2.3 有限元接觸理論120
2.3.1 有限元法概述120
2.3.2 接觸分析求解原理121
2.3.3 接觸分析的泛函形式124
2.3.4 有限元軟件中的接觸分析131
2.3.5 接觸問題有限元求解實例132
2.4 本章小結(jié)136
參考文獻(xiàn)137
第3章 齒輪接觸疲勞理論151
3.1 統(tǒng)計型疲勞壽命模型153
3.1.1 L-P模型154
3.1.2 I-H模型165
3.1.3 ISO軸承標(biāo)準(zhǔn)中的疲勞壽命計算模型166
3.1.4 Tallian模型166
3.1.5 Zaretsky模型167
3.2 確定型疲勞壽命模型168
3.2.1 Dang Van多軸疲勞準(zhǔn)則169
3.2.2 Brown-Miller多軸疲勞準(zhǔn)則172
3.2.3 Fatemi-Socie多軸疲勞準(zhǔn)則174
3.2.4 Jiang-Saghulu多軸疲勞準(zhǔn)則175
3.2.5 其他準(zhǔn)則177
3.3 基于損傷力學(xué)的疲勞模型183
3.3.1 損傷參量的定義與損傷檢測方法185
3.3.2 含損傷的本構(gòu)方程188
3.3.3 接觸疲勞損傷變量計算190
3.3.4 齒輪接觸疲勞損傷參量確定194
3.3.5 齒輪接觸疲勞損傷演化案例分析196
3.4 基于斷裂力學(xué)的疲勞模型202
3.4.1 斷裂力學(xué)理論概述202
3.4.2 疲勞裂紋擴展方向預(yù)測模型204
3.4.3 疲勞裂紋擴展速率預(yù)測模型206
3.4.4 齒輪接觸疲勞裂紋擴展案例分析212
3.5 基于微結(jié)構(gòu)力學(xué)的疲勞模型217
3.5.1 材料微結(jié)構(gòu)幾何拓?fù)浣?18
3.5.2 晶體彈塑性本構(gòu)221
3.5.3 晶體塑性材料參數(shù)擬合方法226
3.5.4 細(xì)觀疲勞損傷228
3.5.5 基于晶體彈性理論的齒輪接觸疲勞案例分析230
3.6 本章小結(jié)231
參考文獻(xiàn)232
第4章 齒輪接觸界面狀態(tài)的影響242
4.1 表面微觀形貌參數(shù)與表征243
4.1.1 表面微觀形貌參數(shù)243
4.1.2 表面微觀形貌表征247
4.1.3 齒面形貌測量表征案例分析250
4.2 齒面微觀形貌的加工保證252
4.2.1 精加工對齒面微觀形貌的影響253
4.2.2 超精加工對齒面微觀形貌的影響257
4.2.3 表面微織構(gòu)對齒面微觀形貌的影響264
4.3 表面微觀形貌的影響268
4.3.1 粗糙表面接觸模型268
4.3.2 粗糙表面齒輪接觸案例分析275
4.3.3 粗糙表面接觸疲勞壽命案例分析280
4.4 表面磨損的影響292
4.4.1 磨損概述292
4.4.2 齒輪磨損案例分析297
4.4.3 磨損-損傷耦合失效案例分析300
4.5 本章小結(jié)309
參考文獻(xiàn)310
第5章 材料微觀結(jié)構(gòu)的影響317
5.1 材料微觀結(jié)構(gòu)及其研究概述317
5.1.1 材料微觀結(jié)構(gòu)317
5.1.2 材料微觀結(jié)構(gòu)對疲勞的影響研究現(xiàn)狀320
5.1.3 材料微觀結(jié)構(gòu)及其影響的研究方法325
5.2 材料微觀結(jié)構(gòu)表征328
5.2.1 金相組織的測試表征329
5.2.2 晶粒度的測試表征332
5.2.3 斷口形貌的測試表征335
5.3 晶體微觀結(jié)構(gòu)對疲勞的影響340
5.3.1 晶粒尺寸及晶界的影響341
5.3.2 晶體各向異性的影響343
5.3.3 材料多相特征的影響347
5.4 材料缺陷的影響356
5.4.1 材料缺陷概述357
5.4.2 含材料夾雜的齒輪接觸疲勞建模362
5.4.3 單個夾雜物的影響367
5.4.4 材料缺陷分布特征的影響374
5.4.5 夾雜物隨機分布特征對接觸疲勞的影響380
5.5 多種因素影響的對比389
5.6 本章小結(jié)392
參考文獻(xiàn)393
第6章 表面硬化與殘余應(yīng)力的影響402
6.1 表面硬化層的影響403
6.1.1 齒輪硬化層概述403
6.1.2 齒輪硬度梯度表征與有限元建模410
6.1.3 表面硬度對接觸疲勞的影響案例分析416
6.1.4 有效硬化層深度對接觸疲勞的影響案例分析420
6.2 殘余應(yīng)力的影響424
6.2.1 殘余應(yīng)力的產(chǎn)生與演變424
6.2.2 殘余應(yīng)力的表征與有限元建模430
6.2.3 殘余應(yīng)力的影響438
6.2.4 殘余應(yīng)力對齒輪接觸疲勞的影響案例分析443
6.3 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的齒輪接觸疲勞性能預(yù)測方法447
6.3.1 表面完整性參數(shù)相關(guān)性分析448
6.3.2 表面完整性參數(shù)貢獻(xiàn)度分析449
6.3.3 齒輪接觸疲勞性能預(yù)測公式451
6.4 齒輪接觸疲勞分析軟件開發(fā)454
6.4.1 軟件功能與界面簡介455
6.4.2 軟件運行條件與界面開發(fā)461
6.5 本章小結(jié)465
參考文獻(xiàn)466
第7章 齒輪接觸疲勞可靠性472
7.1 可靠性研究概述475
7.1.1 可靠性發(fā)展歷程475
7.1.2 可靠性基本理論479
7.1.3 可靠性試驗與應(yīng)用489
7.2 疲勞可靠性理論495
7.2.1 疲勞可靠性與可靠性研究關(guān)系495
7.2.2 疲勞載荷統(tǒng)計處理496
7.2.3 疲勞可靠性分析506
7.2.4 疲勞可靠性試驗驗證與應(yīng)用513
7.3 齒輪接觸疲勞可靠性分析516
7.3.1 齒輪接觸疲勞可靠性的內(nèi)涵516
7.3.2 齒輪接觸疲勞可靠性分析流程517
7.3.3 疲勞載荷處理518
7.3.4 應(yīng)力與強度退化計算520
7.3.5 齒輪接觸疲勞可靠度計算522
7.3.6 齒輪參數(shù)優(yōu)化設(shè)計524
7.4 案例分析526
7.4.1 齒輪傳動零部件案例分析526
7.4.2 齒輪傳動系統(tǒng)案例分析533
7.5 本章小結(jié)543
參考文獻(xiàn)543
第8章 齒輪接觸疲勞試驗551
8.1 試驗臺技術(shù)552
8.1.1 等效接觸疲勞試驗臺553
8.1.2 平行軸齒輪疲勞試驗臺558
8.1.3 交錯軸齒輪疲勞試驗臺568
8.1.4 數(shù)字孿生平臺技術(shù)571
8.2 檢測技術(shù)573
8.2.1 服役信號檢測技術(shù)573
8.2.2 齒輪疲勞損傷檢測技術(shù)579
8.3 試驗方法與數(shù)據(jù)處理技術(shù)586
8.3.1 升降加載法587
8.3.2 常規(guī)成組法588
8.3.3 P-N*線測試方法595
8.3.4 加速疲勞試驗法597
8.4 齒輪接觸疲勞試驗案例分析600
8.4.1 基于升降加載法的齒輪接觸疲勞極限試驗600
8.4.2 基于常規(guī)成組法的齒輪接觸疲勞R-S-N*線試驗602
8.4.3 齒輪接觸疲勞P-N*線測試606
8.4.4 基于Locati加速疲勞試驗法的齒輪接觸疲勞極限測試610
8.5 本章小結(jié)618
參考文獻(xiàn)618