關(guān)于硬齒面齒輪結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)分析

鄭新華　裴建平

摘 要：為了滿足現(xiàn)階段硬齒面齒輪結(jié)構(gòu)可靠性的工作需要，進(jìn)行疲勞設(shè)計(jì)模塊的優(yōu)化是必要的。這需要進(jìn)行虛擬疲勞設(shè)計(jì)軟件模塊及其疲勞壽命預(yù)測模塊的優(yōu)化。從而針對(duì)斷裂力學(xué)理論進(jìn)行虛擬疲勞預(yù)測方法的分析。這需要應(yīng)用到硬齒面加工模塊的相關(guān)知識(shí)，更好的進(jìn)行疲勞疲勞譜的分析，進(jìn)行齒輪應(yīng)力壽命曲線的剖析。

關(guān)鍵詞：硬齒面：齒輪結(jié)構(gòu)；可靠性分析；模擬；疲勞模塊

1 關(guān)于結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)模塊的分析

在當(dāng)下工作模塊中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的測試需要進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的全壽命模塊的設(shè)計(jì)，這樣進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的衡量。通過對(duì)工程分析模塊的優(yōu)化，更有利于進(jìn)行現(xiàn)代設(shè)計(jì)莫的分析，保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性的分析。這就需要進(jìn)行虛擬設(shè)計(jì)思想的優(yōu)化，更好的進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可靠性的設(shè)計(jì)。這需要進(jìn)行工程分析軟件的應(yīng)用，更好的優(yōu)化計(jì)算機(jī)的產(chǎn)品樣機(jī)模塊，保證應(yīng)力的優(yōu)化分布，進(jìn)行疲勞壽命模塊的分析，保證其整體可靠性的設(shè)計(jì)優(yōu)化，進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)水平的提升。

在當(dāng)下工作模塊中，進(jìn)行國外先進(jìn)軟件的試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析是必要的，這需要進(jìn)行硬齒面齒輪的彎曲疲勞情況的試驗(yàn)及其資料模塊的優(yōu)化，更好的進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)可靠性的分析。保證其虛擬零部件的疲勞工作模塊的控制。這需要應(yīng)用到各種成熟的樣本幾何造型，保證各種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其優(yōu)化，更好的滿足當(dāng)下工作的需要。這需要注重各個(gè)工作環(huán)節(jié)的細(xì)節(jié)性工作，保證產(chǎn)品零部件結(jié)構(gòu)的分析，進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)可靠性的提升，積極做好相關(guān)的虛擬疲勞設(shè)計(jì)工作，保證構(gòu)造產(chǎn)品虛擬樣機(jī)的控制，進(jìn)行相關(guān)樣機(jī)幾何造型的分析，進(jìn)行相關(guān)CAD軟件的應(yīng)用，保證各種系統(tǒng)仿真模塊的開展，進(jìn)行多體運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)軟件等的應(yīng)用，從而提升其應(yīng)用效益。

在當(dāng)下工作模塊中，進(jìn)行通用有限元工程的分析是必要的，從而進(jìn)行相關(guān)軟件的剖析，保證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析，進(jìn)行疲勞壽命測試模塊及其壽命分析功能的分析，這需要進(jìn)行多種常見軟件的分析及其剖析，更好的滿足樣機(jī)的工作需要。從而解決現(xiàn)實(shí)問題。適應(yīng)當(dāng)下樣機(jī)運(yùn)動(dòng)、疲勞分析工作的需要，保證相關(guān)工作模塊的應(yīng)用，進(jìn)行虛擬環(huán)境的融入，保證疲勞分析工作及其動(dòng)力學(xué)工作的開展。

在現(xiàn)階段工作模塊中，進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測方法的分析是必要的，這需要進(jìn)行斷裂力學(xué)理論的剖析，進(jìn)行疲勞裂紋擴(kuò)展壽命方法的分析，保證經(jīng)典的疲勞壽命預(yù)測方法的優(yōu)化，從而進(jìn)行構(gòu)件總壽命的預(yù)測優(yōu)化控制，更好的滿足當(dāng)下工作的需要。是以材料或零部件的疲勞壽命曲線為基礎(chǔ)的。該方法可以考慮構(gòu)件表面加工和表面處理對(duì)其疲勞壽命的影響，也可以考慮構(gòu)件焊縫的疲勞壽命，適用于低應(yīng)力高周疲勞問題。

在當(dāng)下工作模塊中，局部應(yīng)變壽命法都是比較常見的方法，其也是一種裂紋萌生法，這種方法適合于預(yù)測構(gòu)件的裂紋萌生壽命，其需要進(jìn)行材料的記憶特性的分析，進(jìn)行載荷循環(huán)順序的分析，更好的進(jìn)行壽命估算結(jié)果的控制，從而滿足實(shí)際工作的需要。這可能需要應(yīng)用到各種現(xiàn)實(shí)的裂紋萌生工作模塊，保證應(yīng)變壽命法的優(yōu)化。從而更好的進(jìn)行數(shù)值模擬斷裂模塊的分析，以滿足當(dāng)下工作模塊的需要。這需要金錢局部應(yīng)變壽命法的應(yīng)用，進(jìn)行裂紋萌生法的控制，保證預(yù)測構(gòu)件的工作模塊的優(yōu)化。這需要進(jìn)行材料的記憶特性的分析，進(jìn)行荷載循環(huán)順序的控制，滿足當(dāng)下壽命估算工作的需要，更有利于進(jìn)行實(shí)際情況的接近，進(jìn)行低疲勞問題的適應(yīng)，這需要進(jìn)行斷裂力學(xué)理論的疲勞裂紋模塊的分析，進(jìn)行壽命擴(kuò)展模塊的優(yōu)化，保證預(yù)測構(gòu)件體系的健全，進(jìn)行模擬材料微觀結(jié)構(gòu)變形模塊的分析，提升其應(yīng)用效益。

2 硬齒面齒輪彎曲疲勞試驗(yàn)方案的分析

在當(dāng)下工作模塊中，進(jìn)行硬齒面齒輪彎曲疲勞試驗(yàn)?zāi)K的優(yōu)化是必要的。這就需要進(jìn)行某些材質(zhì)的彎曲疲勞可靠性全壽命試驗(yàn)的分析，比如進(jìn)行INSTRON1603型號(hào)的電磁諧振疲勞試驗(yàn)設(shè)備的應(yīng)用，進(jìn)行不同試驗(yàn)下的各種輪齒壽命大樣本的試驗(yàn)分析，更好的進(jìn)行應(yīng)用模塊的分析，保證硬齒面齒輪定壽命模塊的分析，積極做好相關(guān)的試驗(yàn)。進(jìn)行42CrMo硬齒面齒輪的結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)和試驗(yàn)，得到了虛擬試驗(yàn)的各應(yīng)力水平下疲勞壽命數(shù)據(jù)，即S-N曲線。

三維CAD軟件也是必要的，這需要進(jìn)行零部件虛擬幾何造型設(shè)計(jì)模塊的優(yōu)化，從而保證其足夠的精確性。一般那來說，在42CrMo硬齒面齒輪設(shè)計(jì)過程中，其需要進(jìn)行漸開線模塊的應(yīng)用，從而進(jìn)行幾何造型的虛擬設(shè)計(jì)，從而保證零部件的整體精準(zhǔn)性，更有利于當(dāng)下工作模塊的優(yōu)化。為從齒輪的造型機(jī)理開始就嚴(yán)格遵循漸開線齒面生成和加工機(jī)理，應(yīng)用三維虛擬造型軟件MDI公司的ADAMS能在幾何形體上展成曲面和使曲面扭曲變形的功能，開發(fā)出以法平面標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形為基準(zhǔn)的斜齒模擬加工過程。

載荷譜的應(yīng)用，更有利于進(jìn)行有限壽命的設(shè)計(jì)，這就需要進(jìn)行荷載普變化情況的掌握，進(jìn)行壽命設(shè)計(jì)的優(yōu)化，這就需要進(jìn)行載荷譜的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集模塊的優(yōu)化，更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理及其統(tǒng)計(jì)。這需要進(jìn)行現(xiàn)場荷載時(shí)間的隨機(jī)性的控制，更好的應(yīng)用到現(xiàn)場各種因素，比如進(jìn)行開關(guān)信號(hào)、電磁干擾模塊等的分析，保證當(dāng)下工作的需要。會(huì)造成原始信號(hào)記錄失真，出現(xiàn)偽信號(hào)。齒輪結(jié)構(gòu)所承受的疲勞載荷，實(shí)際上是一連續(xù)的隨機(jī)過程，借助動(dòng)力學(xué)分析軟件Adams平臺(tái)，可直接給出機(jī)械構(gòu)件在整個(gè)裝置工作過程中的疲勞載荷譜F-t曲線，以此作為理論分析和結(jié)構(gòu)可靠性虛擬疲勞設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。

在當(dāng)下工作模塊中，進(jìn)行輪齒的有限元模型的分析是必要的，這需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分的分析，更好的進(jìn)行模型單元的分析，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)總數(shù)的分析，只有這樣才能保證單元的生成，更好的進(jìn)行計(jì)算精度的提升。有限元計(jì)算中，齒輪材料的彈性模量為4.6×107MPa，波松比為0.3。由有限元法（FEM）分析計(jì)算出隨機(jī)動(dòng)載荷譜下輪齒在嚙合過程中最大動(dòng)應(yīng)力齒輪的位置、數(shù)值及周期。

在斷裂力學(xué)的應(yīng)用過程中，更有利于進(jìn)行裂紋的分析，這需要進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的計(jì)算優(yōu)化。積極做好相關(guān)的失效憑據(jù)模塊，保證裂紋的擴(kuò)展需要，更好的進(jìn)行疲勞斷裂的控制，這需要進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度因子幅度的控制，進(jìn)行裂紋擴(kuò)展應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的分析，進(jìn)行疲勞壽命的應(yīng)用，保證其相關(guān)模塊的優(yōu)化，進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度因子的控制，保證其綜合效益的提升。

在產(chǎn)品的全壽命概率分布過程中，進(jìn)行大樣本的試驗(yàn)是必要的，這就需要進(jìn)行復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)的分析，進(jìn)行期限內(nèi)的無故障全壽命的設(shè)計(jì)，保證其良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值性，從而滿足未來產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)用需要。這就需要進(jìn)行全壽命設(shè)計(jì)體系的健全，保證機(jī)電產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的提升。只有攻克使零部件全壽命試驗(yàn)與環(huán)境相容這一難題，才能更好地發(fā)揮全壽命設(shè)計(jì)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)作用，迅速把我國的可靠性設(shè)計(jì)水平提高到主動(dòng)可靠性設(shè)計(jì)的國際前沿水平。

3 結(jié)束語

通過對(duì)新型的試驗(yàn)?zāi)K的優(yōu)化，更有利于進(jìn)行疲勞設(shè)計(jì)體系的健全，保證結(jié)構(gòu)的可靠性方案的優(yōu)化，更有利于進(jìn)行零部件的應(yīng)力壽命的提升，進(jìn)行應(yīng)力壽命曲線的提供，進(jìn)行零部件的應(yīng)力分布模塊的分析，做好相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行不合理壽命分布曲線的分析。通過對(duì)機(jī)械零部件結(jié)構(gòu)可靠性的分析，更有利于進(jìn)行疲勞壽命大樣本的剖析。供可靠性分析設(shè)計(jì)使用，以此縮短開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。