塑料齒輪疲勞壽命分析-wenkub
2023-07-10 05:26:00 本頁面
【正文】 的確定 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是一種綜合性能優(yōu)異的新型熱塑性工程塑料，它的分子結(jié)構(gòu)與普通聚乙烯(PE)完全相同，但相對分子質(zhì)量可達(1～4)106。然而，在疲勞載荷作用下的疲勞壽命計算十分復(fù)雜。 疲勞破壞與傳統(tǒng)的靜力破壞有著許多明顯的本質(zhì)差別： 1)靜力破壞是一次最大載荷作用下的破壞；疲勞被壞是多次反復(fù)載荷作用下產(chǎn)生的破壞，它不是短期內(nèi)發(fā)生的，而是要經(jīng)歷一定的時間。此過程隨著齒輪的轉(zhuǎn)動也不停的重復(fù)。 如圖1所示，F(xiàn)表示齒輪嚙合時作用于齒輪上的力。齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，輪齒嚙合一次。應(yīng)力or隨時間t的變化曲線如圖2所示。 2)當(dāng)靜應(yīng)力小于屈服極限或強度極限時，不會發(fā)生靜力破壞；而交變應(yīng)力在遠(yuǎn)小于靜強度極限，甚至小于屈服極限的情況下，疲勞破壞就可能發(fā)生。因為要計算疲勞壽命，必須有精確的載荷譜，材料特性或構(gòu)件的SN曲線，合適的累積損傷理論，合適的裂紋擴展理論等。隨著相對分子質(zhì)量的大幅度升高，UHMWPE表現(xiàn)出普通PE所不具備的優(yōu)異性能，如耐磨性、耐沖擊性、低摩擦系數(shù)、耐化學(xué)性和消音性等。UHMWPE性能見表1。 表1 超高相對分子質(zhì)量聚乙烯性能 3 UHMWPE材料齒輪疲勞分析模型的建立 齒輪在嚙合過程中，輪齒如同受線載荷的懸臂梁，齒根所受的彎矩最大，因此齒根處的彎曲疲勞強度最弱。 由機械原理漸開線齒輪連續(xù)傳動條件分析方法，可以得出單對齒輪嚙合最高點。 對于工程塑料齒輪，由于其材料的力學(xué)性能、熱性能等都與金屬材料有很大區(qū)別，其失效形式及失效機理與金屬齒輪也有很大區(qū)別。按照上文所分析的實際接觸情
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