齿轮是传动机械的核心部件，应用十分广泛。齿轮的承载能力直接关系到整个机械系统运转的可靠性，对齿轮强度的研究是提高机械装备性能、有效预防事故发生的基础性工作。齿轮的失效形式主要分为齿面胶合、点蚀和轮齿疲劳折断，近年来随着齿轮表面硬化处理工艺水平的提高，轮齿疲劳折断逐渐成为齿轮失效的最主要形式。开展齿轮弯曲强度计算和实验研究，可以有效提高机械设备的可靠性，降低事故发生的概率。
光纤光栅应变传感测量技术是近二十年间逐渐发展成熟的测量方法，在航空、船舶、道路、桥梁健康监测等领域得到了广泛的应用。光纤光栅应变传感器截面直径小、重量轻、耐油、耐高温和抗电磁干扰性能优良，利用其光路复用的优势可方便实现多点分布式测量，有利于开发小型、智能化健康监控设备。利用光纤光栅应变检测技术开展齿轮弯曲强度的实验研究，对优化齿轮强度设计，提高传动系统的性能具有积极的意义。
本文重点开展了基于光纤光栅传感的渐开线直齿圆柱齿轮弯曲应力测量实验研究，基于测量数据对齿轮弯曲强度计算中的应力修正系数进行了优化。主要内容如下：
建立了齿轮弯曲应力解析计算模型；建立了短而宽的悬臂梁三维有限元计算模型，讨论了其在承受弯曲载荷时，沿梁的宽度方向应力与弯曲应力之间的关系；根据光纤光栅传感检测的基本原理和特点，提出了应用光纤光栅测量直齿圆柱齿轮弯曲应力的可行性方案。
建立了渐开线直齿圆柱齿轮三维有限元模型，计算了不同齿宽的齿轮弯曲应力，讨论了应用光纤光栅测量直齿圆柱齿轮弯曲应力传感点的布置方案。
应用光纤光栅传感器，在静态加载情况下，测量了渐开线直齿圆柱齿轮弯曲应力。
从齿轮弯曲应力解析计算方法出发，讨论了不同齿轮加工刀具圆角半径与应力修正系数的关系；根据有限元仿真结果，分析了应力修正系数的优化方法；基于光纤光栅检测数据，优化了应力修正系数。
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