- 科学出版社
- 9787030854322
- 1版
- 2026-07
作者简介
内容简介
弯曲疲劳性能是现代齿轮传动的关键设计指标，也是影响高端齿轮装备功率密度、服役性能和可靠性的关键因素。本书主要围绕齿轮弯曲疲劳失效机理、疲劳试验与评价方法、抗疲劳设计、强度基础数据等问题，结合文献调研、行业交流、课题研究与工程应用经验，对齿轮弯曲疲劳相关研究展开全面而详细的论述，以期推动我国齿轮抗疲劳技术和装备技术水平的发展与应用。
目录
目录
第1章 绪论 1
1.1 齿轮弯曲疲劳概述 1
1.2 齿轮弯曲应力 10
1.2.1 悬臂梁弯曲理论 10
1.2.2 齿轮弯曲疲劳标准 11
1.2.3 齿轮弯曲应力仿真 13
1.2.4 齿轮弯曲应力测试 14
1.2.5 弯曲应力影响因素 15
1.3 齿轮弯曲疲劳仿真 16
1.3.1 齿轮弯曲疲劳寿命仿真 16
1.3.2 齿轮弯曲疲劳微结构力学仿真 18
1.3.3 齿轮弯曲疲劳数据驱动 19
1.4 齿轮弯曲疲劳试验 21
1.4.1 齿轮弯曲疲劳试验研究概述 21
1.4.2 齿轮弯曲疲劳试验检测技术 22
1.4.3 齿轮弯曲疲劳试验评价方法 25
1.4.4 齿轮弯曲疲劳基础数据建设 28
1.5 齿轮弯曲疲劳影响因素 29
1.5.1 几何结构的影响 29
1.5.2 材料与热处理的影响 31
1.5.3 强化工艺的影响 32
1.5.4 服役环境的影响 35
1.5.5 抗疲劳主动设计 35
1.6 本章小结 36
参考文献 37
第2章 齿轮弯曲应力计算与测试 46
2.1 基于解析法的齿根弯曲应力计算 46
2.1.1 平截面法 49
2.1.2 折截面法 59
2.2 基于有限元的齿根弯曲应力计算 63
2.2.1 有限元分析概述 63
2.2.2 圆柱齿轮弯曲应力有限元分析 65
2.2.3 其他类型齿轮有限元分析 70
2.3 齿根弯曲应力测试 75
2.3.1 齿根弯曲应力测试方法 75
2.3.2 电阻应变片法测试原理 77
2.3.3 电阻应变片法测试方法 78
2.3.4 齿根弯曲应力测试实例 80
2.4 本章小结 84
参考文献 84
第3章 齿轮弯曲疲劳试验方法 88
3.1 国内外齿轮弯曲疲劳试验研究 88
3.2 齿轮弯曲疲劳试验机 91
3.2.1 运转型弯曲疲劳试验机 92
3.2.2 脉动型弯曲疲劳试验机 94
3.2.3 运转型与脉动型试验转换方法 96
3.3 齿轮弯曲试验流程 98
3.3.1 齿根弯曲应力计算 99
3.3.2 齿轮弯曲疲劳试验 101
3.3.3 齿轮弯曲疲劳试验误差分析 105
3.4 试验方法与数据处理方法 109
3.4.1 升降法 110
3.4.2 Locati法 112
3.4.3 CQUboot法 114
3.4.4 修正Probit法 116
3.4.5 常规成组法 117
3.4.6 少试验点组合法 119
3.5 齿轮弯曲疲劳试验案例分析 120
3.5.1 基于升降法的齿轮弯曲疲劳极限试验 120
3.5.2 基于CQUboot法的齿轮弯曲疲劳极限试验 127
3.5.3 基于Locati法的齿轮弯曲疲劳极限试验 129
3.5.4 基于修正Probit法的齿轮弯曲疲劳极限试验 131
3.5.5 基于常规成组法的齿轮弯曲疲劳R-S-N曲线试验 133
3.5.6 基于少试验点组合法的齿轮弯曲疲劳S-N曲线试验 136
参考文献 138
第4章 齿轮弯曲疲劳理论与仿真 143
4.1 齿轮弯曲疲劳理论 143
4.1.1 疲劳裂纹萌生理论 144
4.1.2 疲劳裂纹扩展理论 153
4.2 齿轮弯曲疲劳有限元模型案例分析 161
4.2.1 齿轮弯曲疲劳损伤案例分析 161
4.2.2 齿轮弯曲疲劳裂纹扩展案例分析 168
4.3 基于数据驱动的齿轮弯曲疲劳寿命预测分析 171
4.4 本章小结 176
参考文献 177
第5章 齿轮弯曲疲劳影响因素研究 183
5.1 几何结构参数的影响 183
5.1.1 齿形对弯曲疲劳性能的影响 184
5.1.2 齿根过渡曲线对弯曲疲劳性能的影响 186
5.1.3 模数对弯曲疲劳性能的影响 192
5.1.4 重合度对弯曲疲劳性能的影响 193
5.1.5 修形对弯曲疲劳性能的影响 195
5.2 材料及工艺概述 198
5.2.1 齿轮材料概述 201
5.2.2 表面强化工艺概述 211
5.3 材料及工艺对弯曲疲劳性能的影响 226
5.3.1 18CrNiMo7-6齿轮 226
5.3.2 22CrMoH齿轮 234
5.3.3 9310齿轮 236
5.3.4 42CrMo氮化齿轮 240
5.3.5 ZG40CrNi2Mo铸钢齿轮 245
5.3.6 粉末冶金齿轮 247
5.3.7 增材制造齿轮 250
5.3.8 塑料齿轮弯曲疲劳强度 252
5.4 服役工况对弯曲疲劳性能的影响 259
5.4.1 高温工况 260
5.4.2 低温工况 262
5.4.3 载荷次序 264
5.4.4 冲击载荷 265
5.5 本章小结 267
参考文献 267
第6章 齿轮弯曲疲劳数据库软件开发 273
6.1 软件开发环境及总体框架 273
6.1.1 开发环境及平台 273
6.1.2 数据库开发工具 275
6.1.3 总体框架 277
6.2 齿轮弯曲疲劳试验管理模块 277
6.2.1 试件初始参数记录 278
6.2.2 齿轮弯曲应力计算 279
6.2.3 摸底测试与载荷级确定 283
6.2.4 试验原始数据记录 283
6.2.5 齿轮弯曲疲劳试验参数管理功能开发 284
6.3 齿轮弯曲疲劳数据库模块 285
6.4 齿轮弯曲疲劳试验数据智能分析模块 290
6.4.1 齿轮弯曲疲劳极限评估 290
6.4.2 齿轮弯曲疲劳R-S-N 曲线评估 297
6.4.3 齿轮弯曲设计参数贡献度分析 299
6.4.4 齿轮弯曲疲劳数据增强 300
6.4.5 齿轮弯曲疲劳主动设计 301
6.4.6 试验报告自动生成功能开发 308
6.5 案例应用 311
6.5.1 齿轮弯曲疲劳试验管理与数据库应用 311
6.5.2 齿轮弯曲疲劳极限与S-N曲线拟合 311
6.5.3 齿轮弯曲疲劳应力参数贡献度分析 312
6.5.4 齿轮弯曲疲劳试验报告自动生成 313
6.6 本章小结 315
参考文献 316
第1章 绪论 1
1.1 齿轮弯曲疲劳概述 1
1.2 齿轮弯曲应力 10
1.2.1 悬臂梁弯曲理论 10
1.2.2 齿轮弯曲疲劳标准 11
1.2.3 齿轮弯曲应力仿真 13
1.2.4 齿轮弯曲应力测试 14
1.2.5 弯曲应力影响因素 15
1.3 齿轮弯曲疲劳仿真 16
1.3.1 齿轮弯曲疲劳寿命仿真 16
1.3.2 齿轮弯曲疲劳微结构力学仿真 18
1.3.3 齿轮弯曲疲劳数据驱动 19
1.4 齿轮弯曲疲劳试验 21
1.4.1 齿轮弯曲疲劳试验研究概述 21
1.4.2 齿轮弯曲疲劳试验检测技术 22
1.4.3 齿轮弯曲疲劳试验评价方法 25
1.4.4 齿轮弯曲疲劳基础数据建设 28
1.5 齿轮弯曲疲劳影响因素 29
1.5.1 几何结构的影响 29
1.5.2 材料与热处理的影响 31
1.5.3 强化工艺的影响 32
1.5.4 服役环境的影响 35
1.5.5 抗疲劳主动设计 35
1.6 本章小结 36
参考文献 37
第2章 齿轮弯曲应力计算与测试 46
2.1 基于解析法的齿根弯曲应力计算 46
2.1.1 平截面法 49
2.1.2 折截面法 59
2.2 基于有限元的齿根弯曲应力计算 63
2.2.1 有限元分析概述 63
2.2.2 圆柱齿轮弯曲应力有限元分析 65
2.2.3 其他类型齿轮有限元分析 70
2.3 齿根弯曲应力测试 75
2.3.1 齿根弯曲应力测试方法 75
2.3.2 电阻应变片法测试原理 77
2.3.3 电阻应变片法测试方法 78
2.3.4 齿根弯曲应力测试实例 80
2.4 本章小结 84
参考文献 84
第3章 齿轮弯曲疲劳试验方法 88
3.1 国内外齿轮弯曲疲劳试验研究 88
3.2 齿轮弯曲疲劳试验机 91
3.2.1 运转型弯曲疲劳试验机 92
3.2.2 脉动型弯曲疲劳试验机 94
3.2.3 运转型与脉动型试验转换方法 96
3.3 齿轮弯曲试验流程 98
3.3.1 齿根弯曲应力计算 99
3.3.2 齿轮弯曲疲劳试验 101
3.3.3 齿轮弯曲疲劳试验误差分析 105
3.4 试验方法与数据处理方法 109
3.4.1 升降法 110
3.4.2 Locati法 112
3.4.3 CQUboot法 114
3.4.4 修正Probit法 116
3.4.5 常规成组法 117
3.4.6 少试验点组合法 119
3.5 齿轮弯曲疲劳试验案例分析 120
3.5.1 基于升降法的齿轮弯曲疲劳极限试验 120
3.5.2 基于CQUboot法的齿轮弯曲疲劳极限试验 127
3.5.3 基于Locati法的齿轮弯曲疲劳极限试验 129
3.5.4 基于修正Probit法的齿轮弯曲疲劳极限试验 131
3.5.5 基于常规成组法的齿轮弯曲疲劳R-S-N曲线试验 133
3.5.6 基于少试验点组合法的齿轮弯曲疲劳S-N曲线试验 136
参考文献 138
第4章 齿轮弯曲疲劳理论与仿真 143
4.1 齿轮弯曲疲劳理论 143
4.1.1 疲劳裂纹萌生理论 144
4.1.2 疲劳裂纹扩展理论 153
4.2 齿轮弯曲疲劳有限元模型案例分析 161
4.2.1 齿轮弯曲疲劳损伤案例分析 161
4.2.2 齿轮弯曲疲劳裂纹扩展案例分析 168
4.3 基于数据驱动的齿轮弯曲疲劳寿命预测分析 171
4.4 本章小结 176
参考文献 177
第5章 齿轮弯曲疲劳影响因素研究 183
5.1 几何结构参数的影响 183
5.1.1 齿形对弯曲疲劳性能的影响 184
5.1.2 齿根过渡曲线对弯曲疲劳性能的影响 186
5.1.3 模数对弯曲疲劳性能的影响 192
5.1.4 重合度对弯曲疲劳性能的影响 193
5.1.5 修形对弯曲疲劳性能的影响 195
5.2 材料及工艺概述 198
5.2.1 齿轮材料概述 201
5.2.2 表面强化工艺概述 211
5.3 材料及工艺对弯曲疲劳性能的影响 226
5.3.1 18CrNiMo7-6齿轮 226
5.3.2 22CrMoH齿轮 234
5.3.3 9310齿轮 236
5.3.4 42CrMo氮化齿轮 240
5.3.5 ZG40CrNi2Mo铸钢齿轮 245
5.3.6 粉末冶金齿轮 247
5.3.7 增材制造齿轮 250
5.3.8 塑料齿轮弯曲疲劳强度 252
5.4 服役工况对弯曲疲劳性能的影响 259
5.4.1 高温工况 260
5.4.2 低温工况 262
5.4.3 载荷次序 264
5.4.4 冲击载荷 265
5.5 本章小结 267
参考文献 267
第6章 齿轮弯曲疲劳数据库软件开发 273
6.1 软件开发环境及总体框架 273
6.1.1 开发环境及平台 273
6.1.2 数据库开发工具 275
6.1.3 总体框架 277
6.2 齿轮弯曲疲劳试验管理模块 277
6.2.1 试件初始参数记录 278
6.2.2 齿轮弯曲应力计算 279
6.2.3 摸底测试与载荷级确定 283
6.2.4 试验原始数据记录 283
6.2.5 齿轮弯曲疲劳试验参数管理功能开发 284
6.3 齿轮弯曲疲劳数据库模块 285
6.4 齿轮弯曲疲劳试验数据智能分析模块 290
6.4.1 齿轮弯曲疲劳极限评估 290
6.4.2 齿轮弯曲疲劳R-S-N 曲线评估 297
6.4.3 齿轮弯曲设计参数贡献度分析 299
6.4.4 齿轮弯曲疲劳数据增强 300
6.4.5 齿轮弯曲疲劳主动设计 301
6.4.6 试验报告自动生成功能开发 308
6.5 案例应用 311
6.5.1 齿轮弯曲疲劳试验管理与数据库应用 311
6.5.2 齿轮弯曲疲劳极限与S-N曲线拟合 311
6.5.3 齿轮弯曲疲劳应力参数贡献度分析 312
6.5.4 齿轮弯曲疲劳试验报告自动生成 313
6.6 本章小结 315
参考文献 316
