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摘要
渐开线花键联轴器在航空领域应用广泛，花键在复杂工况下往往达不到预期寿命，其中花键轴不对中对花键服役寿命产生较大影响。基于有限元方法建立了高效的花键三维仿真模型，分析内外花键轴偏斜0.3°时花键各齿载荷分布规律，基于Archard磨损模型计算接触区域各节点的磨损深度，并基于ABAQUS的UMESHMOTION子程序和Arbitrary Lagrangian-Eulerian技术更新网格，采用Brown-Miller和Smith-Watson-Topper临界平面准则充分考虑花键齿面和齿根区域的应力状态差异，并拟合花键循环寿命、最大磨损深度与磨损系数之间的关联规律，采用试验方法测试表面磨损形貌，验证模型的有效性，为花键联轴器的设计和校核提供指导依据。结果表明：磨损演化逐渐改变初始应力集中区域的几何形状，从而减少了应力集中效应，提高了花键剩余寿命。当磨损系数较大时，花键以磨损失效为主，当磨损系数较小时，花键以疲劳裂纹萌生失效为主。
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单位中国航发沈阳发动机研究所; 机械传动国家重点实验室; 重庆大学
