● 摘要
作为飞机、坦克舰船等武器装备核心功能单元的传动系统，螺旋锥齿轮承受高速、重载、复杂大冲击载荷等恶劣的工作环境，面向现代复杂战场条件新一代武器装备的不断提高的性能要求，开展针对重载螺旋锥齿轮传动系统的疲劳性能和承载特性研究具有重要的科研价值和应用价值。
针对新的设计和工程化需求，本论文以重载螺旋锥齿轮传动系统为研究对象，结合齿轮疲劳分析方法，以有限元仿真分析与边界元分析为手段研究其疲劳失效特征及相应疲劳寿命分析模型。本文主要开展了以下研究内容：
1．针对重载螺旋锥齿轮结构、加工工艺特点，考虑表面完整性指标建立齿轮弯曲疲劳寿命与接触疲劳寿命计算模型。
2．进行重载螺旋锥齿轮疲劳寿命的仿真分析，在ABAQUS中建立齿轮有限元分析模型进行加载接触分析，得到齿轮应力变化曲线；在FE-SAFE软件中采用局部应力应变法计算疲劳螺旋锥齿轮的疲劳裂纹萌生寿命；将有限元分析结果导入FRANC3D软件，并沿垂直齿面方向添加半椭圆裂纹进行疲劳裂纹扩展寿命分析。
3．通过已建立的疲劳寿命分析模型，研究表面完整性指标包括表面粗糙度、齿面显微硬度、表面残余应力、加工精度对疲劳寿命的影响规律。
4．进行了齿轮疲劳试验原理与方法的研究，并搭建螺旋锥齿轮疲劳试验台，进行疲劳性能分析结果的验证。