润滑油特征对重载传动齿轮接触疲劳强度的影响机制

发布时间：2017-08-05 17:32

  本文关键词：润滑油特征对重载传动齿轮接触疲劳强度的影响机制

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【摘要】：对于重载传动齿轮,表面接触疲劳作为一种润滑相关的疲劳形式,是齿轮的主要失效形式。因此需要研究润滑油特征对重载传动齿轮齿面接触疲劳的影响机制,为重载传动系统选择或设计润滑油提供依据。本文围绕特种车辆用重载传动齿轮展开研究。文中分别用经验法、理论法和数值法对理想状态下齿轮齿面的赫兹接触应力做精确计算,得到齿轮啮合过程中赫兹接触应力最大值及其位置。用白光干涉仪在啮合位置处取样一片齿面形貌,仿真计算粗糙齿面接触情况,得到真实齿面接触应力值及其分布。文中试验部分是在“背靠背”齿轮疲劳试验台架上进行的两组接触疲劳试验,控制变量为润滑油油品的差异,比较试验结果。本文形成了如下研究成果:(1)理论计算结果表明,对于模数为6mm的渐开线圆柱齿轮,干摩擦条件下理想齿面接触时,最大赫兹接触应力约为当前设计值的1.1倍,啮合位置在节圆偏下处。(2)基于齿面实测粗糙度数据的仿真计算结果表明,干摩擦条件下,齿面真实接触应力峰值是理想表面的4到6倍,其分布与粗糙高度的分布相关,实际接触面积是名义接触面积的30%到50%。(3)台架试验结果表明,油品的基础油成分对润滑油的抗点蚀能力影响不显著,油品中的添加剂对齿面点蚀现象表现出决定性影响。经过跑合阶段后,极压抗磨添加剂不会加速微点蚀的扩展;油品中的摩擦改进剂会抑制微点蚀的产生和扩展过程;优良的抗乳化性和抗氧化性能得到更长的齿轮寿命。本文的主要创新点在于:(1)通过台架试验证实了对微点蚀发生位置的预测;(2)用实测齿面粗糙度计算齿面接触的粗糙度效应;(3)设计齿轮台架试验比较两种重载传动齿轮油的油品对齿面疲劳强度的影响。
【关键词】：重载传动齿轮 齿面接触疲劳 润滑油 粗糙度 赫兹接触应力
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 齿轮失效形式的研究9-12
• 1.2.2 齿轮润滑剂的应用现状12-14
• 1.2.3 齿面工作应力精确计算方法研究14-15
• 1.3 本文研究工作15-17
• 1.3.1 研究内容15
• 1.3.2 研究意义15-17
• 第2章 重载齿轮油润滑原理17-28
• 2.1 齿轮润滑原理17-19
• 2.2 齿轮弹流润滑模型19-23
• 2.2.1 润滑剂的流变学模型19-20
• 2.2.2 Reynolds方程20-21
• 2.2.3 粘度方程21
• 2.2.4 密度方程21
• 2.2.5 油膜厚度方程21-22
• 2.2.6 载荷方程22-23
• 2.3 齿轮油对齿轮表面接触疲劳的影响23-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 理想齿面接触应力的精确计算28-46
• 3.1 齿面接触应力的精确计算方法28-43
• 3.1.1 根据GB/T 3480-1997计算28-30
• 3.1.2 根据Hertz理论计算30-33
• 3.1.3 有限元方法计算33-43
• 3.2 经验模型修正43-45
• 3.3 本章小结45-46
• 第4章 粗糙度对接触应力影响模型46-58
• 4.1 齿面实测形貌及其处理46-48
• 4.2 粗糙面接触理论48-51
• 4.3 粗糙面接触有限元模型的仿真计算51-57
• 4.4 本章小结57-58
• 第5章 润滑油特征对低速重载齿轮表面疲劳强度影响机制58-70
• 5.1 试验设置58-64
• 5.1.1 试验设备58-59
• 5.1.2 试验齿轮59-61
• 5.1.3 试验润滑油61-63
• 5.1.4 试验流程63-64
• 5.2 齿轮油A组试验结果记录64-68
• 5.3 齿轮油B组试验结果记录68-69
• 5.4 本章小结69-70
• 结论与展望70-72
• 1.结论70-71
• 2.展望71-72
• 参考文献72-75
• 附录75-83
• 附录1 ANSYS中齿轮有限元仿真模型的APDL语言实现（节选）75-78
• 附录2 根据G-W模型设计的Matlab算法78-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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本文编号：626105