花键微动磨损和损伤累积的耦合机制及寿命预测

摘要：

渐开线花键联轴器在航空领域应用广泛,花键在复杂工况下往往达不到预期寿命,其中花键轴不对中对花键服役寿命产生较大影响.基于有限元方法建立了高效的花键三维仿真模型,分析内外花键轴偏斜 0.3°时花键各齿载荷分布规律,基于Archard 磨损模型计算接触区域各节点的磨损深度,并基于 ABAQUS 的 UMESHMOTION 子程序和 Arbitrary Lagrangian-Eulerian技术更新网格,采用Brown-Miller和Smith-Watson-Topper临界平面准则充分考虑花键齿面和齿根区域的应力状态差异,并拟合花键循环寿命、最大磨损深度与磨损系数之间的关联规律,采用试验方法测试表面磨损形貌,验证模型的有效性,为花键联轴器的设计和校核提供指导依据.结果表明:磨损演化逐渐改变初始应力集中区域的几何形状,从而减少了应力集中效应,提高了花键剩余寿命.当磨损系数较大时,花键以磨损失效为主,当磨损系数较小时,花键以疲劳裂纹萌生失效为主.

关键词：航空花键、轴不对中、微动磨损、疲劳分析、有限元开发

所属期刊栏目：59

分类号：TH131

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;机械传动国家重点实验室资助项目

在线出版日期：2023-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：133-143