三維彈塑性滾-滑接觸問題的研究.pdf

1、滾動、滑動接觸是各類機械傳動中普遍的現(xiàn)象，廣泛存在于齒輪傳動、軸承轉動、機車輪軌接觸過程中。機械傳動件表面在反復滾動、滑動擠壓形式下內部產生的塑性變形與接觸表面的疲勞壽命有著必然聯(lián)系，從而與整個機器的安全性、可靠性息息相關。本文基于重慶大學機械傳動國家重點實驗室自主課題“傳動零部件的界面力學分析與研究”和“典型滾滑傳動接觸失效與材料變化依據,”針對三維彈塑性滾動、滑動接觸下物體內部應力、應變的研究。從典型彈塑性點接觸模型出發(fā)，到深溝球軸

2、承橢圓接觸問題的應用分析，再到彈塑性滾滑接觸模型，最后將滾動接觸模型應用到有硬度梯度材料的接觸問題中，分析材料的硬度梯度與疲勞壽命的聯(lián)系，以期能夠為可靠的應力、應變與疲勞壽命的關系提供分析方法，并為未來機械傳動件的抗疲勞設計提供一定的理論參考。
　　本文首先研究了彈塑性點接觸問題。通過試驗觀察了不銹鋼304表面形貌在反復擠壓過程中的變化，驗證了粗糙表面點接觸模型的計算結果。結果表明：粗糙表面的點接觸模型可以較好地模擬實際工程表面的

3、接觸問題，再現(xiàn)工程表面粗糙峰下的表面壓力、表面塑性變形以及內部應力應變的分布?？紤]到正常工況下深溝球軸承中滾動體與內外圈之間的接觸區(qū)域很小，將滾動體小球與內外圈的接觸問題處理成橢圓接觸問題。運用橢圓接觸模型研究軸承中最大彈性趨近量、徑向負荷,應力應變的分布。結果表明：對比簡化公式計算的軸承剛體位移，三維橢圓接觸模型可以很好地處理軸承的靜態(tài)接觸問題。其中改變接觸物體的橢圓率能夠影響軸承滾動體的剛體位移。最后，通過滾滑接觸模型來分析表面摩擦

4、力所引起的接觸物體內部的應力應變。并通過滾動接觸模型研究物體內部不同的硬度梯度對材料疲勞壽命、內部應力、應變的影響。結果表明：接觸表面摩擦力可以使材料內部發(fā)生與滑動方向相反的塑性流動，同時可以加快材料達到shakedwon特性；經過表面技術處理后的材料內部存在硬度梯度，能使同等載荷作用下次表面塑性區(qū)域中的最大殘余von Mises應力更加靠近材料表面。另外，表面技術處理后材料內部最大von Mises應力位置處的硬度越大，材料本身的疲勞