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龙图腾网获悉南京航空航天大学申请的专利一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119962284B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411924042.4，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法是由李占伟;何中明;严文豪;王旦;李苗苗;朱如鹏;陈蔚芳设计研发完成，并于2024-12-25向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法，通过承载轮齿接触分析方法获取齿面分布力，通过有限元方法建立弧齿锥齿轮裂纹高效扩展模型。将扩展之后的含裂纹的有限元模型进行啮合仿真得到刚度，将刚度代入动力学模型进行求解，将求解出的齿面力通过参数化编程的方法施加在有限元模型的齿面上，进行下一阶段的裂纹扩展，建立了一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化高效预测方法。

本发明授权一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法在权利要求书中公布了：1.一种弧齿锥齿轮裂纹动态演化预测方法，其特征在于，包括以下步骤： 1通过啮合方程和旋转投影面方程计算出大小齿轮的齿面点，通过轮齿接触分析计算得到大小齿轮的不同啮合时刻下的初始接触点；通过接触椭圆计算出潜在接触点；通过在接触面齿面施加法向载荷，提取齿面变形并建立潜在接触点柔度矩阵；再通过建立变形协调方程，解出齿面节点分布力； 2通过大小齿轮的齿面点建立弧齿锥齿轮副几何模型；将弧齿锥齿轮一个齿面上循环变化的分布力简化为固定啮合位置的齿面点分布力；通过弧齿锥齿轮副几何模型、简化后固定啮合位置的齿面点分布力和在指定位置插入初始裂纹建立裂纹扩展模型，通过啮合仿真计算出裂纹尖端的应力强度因子；确定下一阶段裂纹扩展的大小和方向，得到裂纹扩展后的形状；设定一个单次裂纹增长阈值，进行裂纹扩展，当裂纹扩展到单次裂纹增长阈值时，通过所建立的承载轮齿接触分析模型计算得到含裂纹的弧齿锥齿轮副有限元模型的啮合刚度；该含裂纹的弧齿锥齿轮副有限元模型为基于裂纹扩展模型进行裂纹扩展仿真之后得到的有限元模型；通过三维软件建立弧齿锥齿轮副几何模型，并将弧齿锥齿轮副几何模型导入有限元软件中设置边界条件、划分网格，并提取有限元齿面的节点坐标； 基于Paris公式进行齿面受力的简化；基于已获得的有限元齿面节点坐标和承载轮齿接触分析获取的实际啮合点坐标，通过MATLAB软件进行编程寻找有限元齿面节点与承载轮齿接触分析获取的实际啮合点坐标距离最近的点，将潜在接触点与有限元齿面节点相匹配，在通过参数化编程将简化之后的法向分布力施加在有限元齿面节点上；将初始裂纹引入轮齿的根部并进行啮合仿真，基于应力强度因子理论，计算出裂纹尖端的应力强度因子分布，基于Paris公式计算出扩展步长，基于MTS理论计算出扩展方向，以此进行裂纹扩展；将裂纹扩展之后的有限元模型代入有限元软件重新进行啮合计算得到传递误差； 所述含裂纹的弧齿锥齿轮副有限元模型的啮合刚度表示为K，通过以下数学函数关系得到： STE＝θl×R×sinδ1×cosαt×cosβb 其中STE是由于载荷引起的法向变形，F是接触力合力，T是扭矩，R是平均锥距，δ1是俯仰角，αn是法向压力角，β为平均俯仰角，θ1是弹性变形引起的传递误差角，即受载传递误差角减去空载传递误差角，αt为横向压力角，βb是螺旋角； 3将齿轮传动系统模型进行离散并计算得到整体质量矩阵M，整体刚度矩阵K和整体阻尼矩阵C；将整体质量矩阵M，整体刚度矩阵K和整体阻尼矩阵C集成在一个系统中形成动力学模型； 4将所述啮合刚度带入动力学模型；计算出齿面啮合力，再将啮合力通过带入承载轮齿接触分析模型中的变形协调方程得到新的节点分布力，将所得到的分布力重新代入裂纹扩展模型进行简化，简化为固定位置的节点分布力，通过裂纹扩展模型计算得到下一阶段的裂纹扩展大小及方向，以此形成一个耦合过程，直至裂纹扩展结束。

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