华南理工大学学报(自然科学版)

作者：刘义, 孙霖霖, 杨文瀚, 郭辉, 侯圣文, 刘更

单位：1.西北工业大学 机电学院，陕西 西安 7100722.陕西法士特齿轮有限责任公司 陕西省齿轮传动重点实验室，陕西 西安 7101193.长安大学 道路施工技术与装备教育部重点实验室，陕西 西安 710064

关键词：齿轮,接触疲劳,残余应力,非均质材料,风险评估,Dang Van准则

基金：国家自然科学基金项目(52205048);陕西省重点研发计划项目(2023GXLH-087);陕西省重点研发计划项目(2021ZDLGY12-03)

磨齿、喷丸、表面光饰等齿轮表面处理技术会在材料内部产生残余应力，同时，金属材料中不可避免地存在杂质，残余应力与杂质对齿轮的接触疲劳寿命均有显著影响。为有效评估齿轮的接触疲劳风险，该文提出了一种综合考虑残余应力与杂质共同作用的数值模型。该模型使用等效夹杂法将齿轮内部的杂质转化为含本征应变的夹杂，并在位移方程中考虑了杂质与残余应力的耦合作用。研究过程中，计算了残余应力与杂质作用下的应力分布，并通过有限元法对模型进行了验证；使用Dang Van准则计算了等效应力，并将其代入Lundberg-Palmgren寿命模型，计算了齿面接触疲劳的最小循环次数，分析了残余应力、杂质等对齿轮接触疲劳寿命的影响规律。分析结果表明：杂质对齿轮接触疲劳寿命的影响远远大于残余应力的影响，且对疲劳最早出现的啮合位置具主导性；残余拉应力与杂质共同作用下，次表层最大应力增大且位置向材料表层偏移，齿轮更容易发生接触疲劳。

来源：2025年第7期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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