修形人字齿轮点接触热弹性流体动压润滑计算方法

发布时间：2020-11-16 12:36

　　 人字齿轮具有传动平稳、承载能力大、轴向力小等优点,广泛应用于航空燃气轮机的减速器、大型起重机构和船舶动力系统的核心传动部件。随着齿轮传动向高速、重载、精密化发展,提高润滑性能,减小齿面摩擦磨损的研究得到了越来越多的重视。本文以修形人字齿轮传动为研究对象,基于Ree-Eyring非牛顿热弹性流体动压润滑理论,考虑轮齿的修形,建立了人字齿轮点接触热弹流润滑模型,求解出该模型的完全数值解。主要研究内容有:(1)点接触热弹流润滑模型。基于多重网格法求解油膜压力,采用逐列扫描法求解温度;分析了载荷、卷吸速度、椭圆比和滑滚比对点接触热弹流的影响。结果表明,载荷和卷吸速度对点接触热弹流的影响较大,滑滚比对油膜温升影响显著。另外,点接触热弹流问题中,非牛顿效应主要体现在对油膜温度和剪应力的影响。多数情况下,牛顿流体的油膜温度和剪应力高于非牛顿流体的。(2)修形人字齿轮的热弹流润滑特性。根据人字齿轮传动啮合特性计算接触参数,并将点接触热弹流模型应用于修形人字齿轮传动。分析了接触载荷、接触线长、卷吸速度、曲率半径和滑滚比沿齿轮啮合线的分布。研究了人字齿轮的工作参数、几何参数及轮齿修形对润滑特性的影响。结果显示,合理的选择几何参数和工作参数,可以改善齿轮的润滑特性。(3)点接触瞬态热弹流模型。对比分析人字齿轮在单啮合周期内的稳态弹流解和瞬态弹流解。分析油膜中心压力、中心膜厚、中心温升和摩擦系数的变化规律,研究输入转矩和转速对瞬态热弹流解的影响。结果表明,稳态和瞬态热弹流解存在较大差异,且瞬态弹流解更为准确。转速增大,膜厚和温升显著增大,摩擦系数明显减小。输入转矩的增大会导致油膜压力、温升和摩擦系数增大。(4)粗糙齿面人字齿轮的瞬态热弹流模型。分析粗糙度纹理、幅值和波长对人字齿轮瞬态热弹流的影响。结果显示,粗糙齿面的中心膜厚明显小于光滑齿面的,压力和膜厚通常会随着粗糙度纹理改变而变化,粗糙度幅值和波长增大均会导致油膜厚度减小。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH123
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 齿轮传动弹流润滑研究现状
        1.2.1 弹流润滑理论发展
        1.2.2 弹流润滑数值方法
        1.2.3 弹流润滑在齿轮传动的应用
    1.3 课题来源及主要研究内容
    1.4 本章小结
第2章 点接触热弹流润滑数值计算
    2.1 点接触热弹流数值计算方法
        2.1.1 基本方程
        2.1.2 压力场求解
        2.1.3 温度场求解
    2.2 点接触热弹流参数分析
        2.2.1 工况参数对热弹流的影响
        2.2.2 几何参数对热弹流的影响
    2.3 非牛顿流体点接触热弹流
        2.3.1 数值求解
        2.3.2 非牛顿效应
        2.3.3 滑滚比的影响
    2.4 本章小结
第3章 修形人字齿轮的点接触热弹流润滑
    3.1 修形人字齿轮弹流润滑模型
        3.1.1 接触线长和载荷
        3.1.2 等效曲率半径
    3.2 修形人字齿轮的热弹流参数分析
        3.2.1 几何参数的影响
        3.2.2 工作参数的影响
    3.3 修形对齿轮弹流润滑特性的影响
        3.3.1 齿顶修形
        3.3.2 鼓形修形
    3.4 本章小结
第4章 人字齿轮瞬态热弹流数值计算
    4.1 点接触瞬态热弹流
        4.1.1 控制方程
        4.1.2 数值求解
        4.1.3 计算结果
    4.2 人字齿轮瞬态热弹流
        4.2.1 瞬态和准稳态结果对比
        4.2.2 参数分析
    4.3 本章小结
第5章 粗糙齿面的人字齿轮瞬态热弹流
    5.1 齿面粗糙度
    5.2 粗糙齿面的瞬态热弹流数值计算
        5.2.1 控制方程的求解
        5.2.2 润滑特性的分析
    5.3 粗糙度对人字齿轮瞬态热弹流的影响
        5.3.1 粗糙纹理的影响
        5.3.2 粗糙度幅值的影响
        5.3.3 粗糙度波长的影响
    5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A （攻读学位期间学术论文发表及项目研究情况）

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本文编号：2886232