齿面微观几何轮廓对啮合振动及润滑特性影响的研究

发布时间：2020-04-22 16:32

【摘要】：齿轮系统的振动问题是齿轮系统动力学问题的关键内容,如何尽可能的改善齿轮系统的振动性能一直以来都是各国学者的关注热点和研究重点。影响齿轮系统振动特性的因素有很多,包含时变啮合刚度,传递误差,齿侧间隙以及其他复杂的非线性因素。本文从表面微观几何轮廓的角度,探讨了齿面微观几何轮廓对齿轮啮合振动特性及润滑性能的影响。首先分析了齿面微观几何轮廓对轮齿啮合振动特性的影响,过程中以磨削加工和电化学光整加工得到两种不同类型的表面,采用泰勒霍普森触针式测量仪测量了两类型表面相同截面位置的微观几何轮廓,并采用功率谱密度函数法分别计算求得了两类型表面微观几何轮廓的分形维数及特征尺度。借助分形几何理论以及Herz公式,建立了基于真实齿面微观几何轮廓的法向接触阻尼的近似分形数学模型,在此基础上,对比磨削加工和电化学光整加工所得齿面微观几何轮廓的分形参数,分析了加工方法对齿面法向接触阻尼特性的影响,并进一步研究了齿面法向接触阻尼对齿轮啮合振动特性的影响。结果表明:齿面微观几何形貌影响齿轮的啮合振动;加工方法影响齿面法向接触阻尼的变化率;与磨削加工相比,电化学光整加工齿面的法向接触阻尼更大,可减小齿轮啮合振动,有助于提高振动的稳定性。其次探讨了表面微观几何轮廓对润滑油膜刚度及稳定性的影响,过程中分别以电化学光整加工和磨削加工对相同直径的轴颈表面进行处理,同样采用泰勒霍普森测量仪测量了两类型轴颈表面的微观几何轮廓,借助分形几何理论分析表面微观几何轮廓的分形特征,并利用滑动轴承-转子实验平台测量轴颈与轴瓦之间形成的动压润滑油膜厚度;在此基础上,建立真实表面润滑油膜厚度与刚度的近似数学关系,并结合ANSYS FLUENT仿真分析具有不同分形特征的表面微观几何轮廓对润滑油膜动压效应的影响,以便研究相同载荷条件下油膜抵抗变形的能力。研究结果表明:经电化学光整加工的轴颈表面,其表面微观几何轮廓的分形维数和特征尺度均小于磨削加工的轴颈表面,且其形成的油膜厚度更大,稳定性更好,油膜厚度的稳定性直接影响油膜刚度的稳定性;此外,基于ANSYS FLUENT的仿真分析表明,降低表面微观几何轮廓的特征尺度增强了润滑油膜的动压效应,使油膜的承载能力增大,从而提高了相同条件下润滑油膜抵抗变形的能力,油膜刚度增大。
【图文】：

视觉技术,分形树,三角形图,图形学

几种典型的分形几何图形

微观形貌,加工方法,微观形貌,分辨率

不同分辨率下两种加工方法所获得表面的微观形貌
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132.41

【参考文献】