基于FBG傳感的齒輪彎曲應(yīng)力測試與應(yīng)力修正系數(shù)優(yōu)化.pdf

1、齒輪是傳動機(jī)械的核心部件，應(yīng)用十分廣泛。齒輪的承載能力直接關(guān)系到整個機(jī)械系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的可靠性，對齒輪強(qiáng)度的研究是提高機(jī)械裝備性能、有效預(yù)防事故發(fā)生的基礎(chǔ)性工作。齒輪的失效形式主要分為齒面膠合、點蝕和輪齒疲勞折斷，近年來隨著齒輪表面硬化處理工藝水平的提高，輪齒疲勞折斷逐漸成為齒輪失效的最主要形式。開展齒輪彎曲強(qiáng)度計算和實驗研究，可以有效提高機(jī)械設(shè)備的可靠性，降低事故發(fā)生的概率。
　　光纖光柵應(yīng)變傳感測量技術(shù)是近二十年間逐漸發(fā)展成熟的測量

2、方法，在航空、船舶、道路、橋梁健康監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。光纖光柵應(yīng)變傳感器截面直徑小、重量輕、耐油、耐高溫和抗電磁干擾性能優(yōu)良，利用其光路復(fù)用的優(yōu)勢可方便實現(xiàn)多點分布式測量，有利于開發(fā)小型、智能化健康監(jiān)控設(shè)備。利用光纖光柵應(yīng)變檢測技術(shù)開展齒輪彎曲強(qiáng)度的實驗研究，對優(yōu)化齒輪強(qiáng)度設(shè)計，提高傳動系統(tǒng)的性能具有積極的意義。
　　本文重點開展了基于光纖光柵傳感的漸開線直齒圓柱齒輪彎曲應(yīng)力測量實驗研究，基于測量數(shù)據(jù)對齒輪彎曲強(qiáng)度計算中的

3、應(yīng)力修正系數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。主要內(nèi)容如下：
　　（1）建立了齒輪彎曲應(yīng)力解析計算模型；建立了短而寬的懸臂梁三維有限元計算模型，討論了其在承受彎曲載荷時，沿梁的寬度方向應(yīng)力與彎曲應(yīng)力之間的關(guān)系；根據(jù)光纖光柵傳感檢測的基本原理和特點，提出了應(yīng)用光纖光柵測量直齒圓柱齒輪彎曲應(yīng)力的可行性方案。
　?。?）建立了漸開線直齒圓柱齒輪三維有限元模型，計算了不同齒寬的齒輪彎曲應(yīng)力，討論了應(yīng)用光纖光柵測量直齒圓柱齒輪彎曲應(yīng)力傳感點的布置方案。