干摩擦与混合润滑下斜齿轮齿面粘着磨损计算

发布时间：2020-05-20 19:23

【摘要】：本文以标准渐开线斜齿圆柱齿轮为研究对象,基于Archard粘着磨损和线接触混合弹流润滑理论,建立了干摩擦与混合润滑下齿面粘着磨损模型。计算了主/从动轮的齿面磨损量并与相关文献进行对比验证,讨论齿形参数和工作参数对磨损量及其分布的影响。分析了表面粗糙度及润滑油性能对齿轮摩擦学性能的影响,为齿轮减磨延寿、提高传动平稳性提供了一定的理论依据。主要研究内容包括:(1)标准渐开线斜齿轮几何模型。基于渐开线齿廓的展成加工原理,通过坐标转换法推导斜齿轮单个轮齿端面齿形的渐开线方程和齿根过渡曲线方程;将整个端面齿形沿螺旋线扫略,得到了单个轮齿三维齿廓方程,并利用MATLAB软件进行编程和建模。(2)干摩擦下斜齿轮齿面粘着磨损计算。基于反向圆锥滚子等效接触模型和Archard磨损计算通式,提出干摩擦下标准斜齿轮齿面粘着磨损计算模型。由时变接触线长百分比法确定齿面载荷,根据等效接触模型和Hertz接触理论计算齿面压力和滑动距离。通过将主动轮磨损曲线与相关文献结果比较,验证上述模型的正确性。主/从动轮齿面磨损结果显示:齿根与齿顶处的磨损量较大,且齿根处大于齿顶处,节圆处的磨损量趋近于零;齿轮前端面至后端面,主动轮磨损量逐渐减小而从动轮磨损量逐渐增大;宽齿轮的磨损量沿齿宽渐趋均布。参数分析表明:增大模数、传动比、齿宽或减小扭矩都可降低磨损量,改变螺旋角对减小齿面磨损的作用不明显。(3)线接触斜齿轮的稳态混合弹流润滑模型构建。基于修正的Reynolds方程与表面弹塑性微观统计学接触模型,构建等温牛顿流体的线接触混合弹流润滑模型。讨论了无量纲载荷、速度、材料硬度以及表面粗糙度等参数对油膜厚度和微凸体接触比例的影响。(4)混合润滑下斜齿轮齿面稳态粘着磨损计算。结合修正Archard磨损模型和线接触混合弹流润滑模型,建立界面摩擦系数和磨损率的计算模型。通过与文献中的实验数据和仿真算例进行比较,验证该模型的正确性。计算结果显示,混合润滑下齿面磨损量比干摩擦下的磨损量小三个数量级,良好的润滑可大幅减少齿面磨损。参数分析表明,随着表面粗糙度的增大,中心膜厚、齿面闪温、摩擦系数和磨损量均有所增大,油膜比厚显剧减小,微凸体接触比例显剧增大,油膜亏量系数几乎保持不变。齿形和工作参数对磨损量的影响规律与干摩擦工况类似。此外,混合润滑下适当增大输入转速,可显剧降低磨损量。
【图文】：

轮坯,起始位置,相对位置,刀具

条中线齿图 2.4 起始位置处刀具与轮坯的相对位置关系连在轮坯上的静坐标系，，其原点位于轮坯轴心。而 X的动坐标系，该坐标系随刀具一起运动，其原点的起与轮齿对称轴线的交点 P 上。法用齿条型刀具切制齿轮时，若假定轮坯静止，则刀轮的分度圆作纯滚动[83]。滚动过程中，动坐标系 X1PY1轮的分度圆相切，见图 2.5。Y1YN

轮坯,刀具,相对位置,分度圆

O X1XPcxahah m c m ah m 1x m分度圆线节条中线齿图 2.4 起始位置处刀具与轮坯的相对位置关系在轮坯上的静坐标系，其原点位于轮坯轴心。而动坐标系，该坐标系随刀具一起运动，其原点的起轮齿对称轴线的交点 P 上。用齿条型刀具切制齿轮时，若假定轮坯静止，则刀的分度圆作纯滚动[83]。滚动过程中，动坐标系 X1P的分度圆相切，见图 2.5。Y1Y
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH132.41

【参考文献】