塑料齒輪疲勞壽命分析(完整版)
【正文】 勞積累理論計算疲勞壽命并查看結(jié)果。 UHMWPE材料齒輪無缺陷情況的疲勞壽命分析 在利用ANSYS進(jìn)行齒輪的疲勞分析前，需要對2嚙合齒輪進(jìn)行接觸分析。因此，在建立UHMWPE材料齒輪疲勞分析模型時，應(yīng)該建立載荷作用于單對齒嚙合區(qū)最高點。因此，本文選用UHMWPE作為工程塑料齒輪材料進(jìn)行研究。然而，在疲勞載荷作用下的疲勞壽命計算十分復(fù)雜。此過程隨著齒輪的轉(zhuǎn)動也不停的重復(fù)。齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，輪齒嚙合一次。 2)當(dāng)靜應(yīng)力小于屈服極限或強(qiáng)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(qiáng)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。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。 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(qiáng)度最弱。 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(jī)理與金屬齒輪也有很大區(qū)別。 接觸對建立完成后進(jìn)入靜強(qiáng)度求解過程，主動齒輪為鋼齒輪，傳遞力矩為6N工藝控制不當(dāng)很容易產(chǎn)生熔接痕等注塑缺陷。可見，齒間存在較小熔接痕缺陷情況下，缺陷對UHMWPE齒輪疲勞壽命無較大影響。 4)很多性能優(yōu)異的工程塑料均可用作為中等載荷的齒輪材料，例如POM，PA66等，利用有限元方法校核其疲勞壽命會加快設(shè)計速度，同時也提高了可靠性。 圖9 齒根熔接痕尺寸
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