基于XFEM的齿轮腹板结构与齿根裂纹扩展关联规律研究

作     者：许德涛 唐进元 周炜 许永利 Xu Detao;Tang Jinyuan;Zhou Wei;Xu Yongli

作者机构：中南大学高性能复杂制造国家重点实验室湖南长沙410083 

出 版 物：《机械传动》 (Journal of Mechanical Transmission)

年 卷 期：2016年第40卷第12期

页      面：153-158页

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51275530 51535012) 中南大学中央高校基本科研业务费专项资金(2015zzts197) 

主　　题：扩展有限元法方法 齿轮腹板结构 裂纹扩展路径 齿根 计算程序 

摘      要：研制基于扩展有限元方法(XFEM)的齿轮裂纹扩展计算程序,用标准算例验证计算程序准确性。提出裂纹扩展路径与齿轮中心的距离作为轮齿/轮缘断裂的评判指标,研究轮缘厚度、腹板厚度、腹板圆孔大小及位置对直齿轮齿根裂纹扩展路径的影响,计算结果表明,轮缘厚度的减小导致了齿根裂纹扩展路径整体地朝齿轮中心方向移动,增加了轮缘断裂的可能性;腹板厚度的减小导致齿根裂纹扩展路径整体地朝齿轮中心方向移动,增大了轮缘断裂的可能性;腹板圆孔的存在增加了齿轮轮缘断裂的可能性,而且圆孔尺寸越大,轮缘断裂的可能性越大;齿槽正下方可作为腹板圆孔的优选位置。