直齿轮弹流润滑接触的刚度与阻尼研究

发布时间：2017-08-14 06:24

  本文关键词：直齿轮弹流润滑接触的刚度与阻尼研究

  更多相关文章： 直齿轮 弹流润滑 接触变形 油膜刚度 粘性阻尼

【摘要】：齿轮工作时接触齿面会发生变形,成为齿轮振动的来源之一。齿轮常工作在弹性流体动力润滑(简称弹流)状态下,油膜除了发生变形外,由于润滑的粘性挤压效应,在油膜内部发生能量耗散,产生油膜阻尼效应。研究齿轮副润滑状态下油膜刚度与阻尼,开发基于解析法和数值法的接触刚度、油膜刚度与油膜阻尼计算模型,研究载荷、速度、供油状态等对油膜刚度与阻尼的影响规律,具有重要的理论价值与工程意义。论文主要研究内容如下:(1)基于Hertz最大弹性变形模型和Yang-Sun载荷变形模型推导齿轮接触刚度计算公式,讨论工况对接触刚度的影响研究,结果表明,载荷对接触刚度的影响较小,Yang-Sun模型的刚度计算结果与Hertz模型的刚度数值的数量级一致,同时线性化的载荷-变形关系是合理的;(2)建立稳态线接触弹性流体动力润滑接触副接触模型,提出基于最小膜厚与中心膜厚经验公式、以及数值方法的油膜刚度计算方法,分析工况、表面粗糙度以及乏油程度对油膜刚度的影响,表明在一定的工况范围内,四种油膜刚度计算方法预测的油膜刚度数值基本一致;油膜刚度随着载荷的增大而增大,随着卷吸速度的增大而减小。相同工况条件下,油膜刚度数值比接触刚度数值大2~3个数量级;(3)基于时变线接触弹性流体动力润滑模型,构建接触体-润滑油膜接触-振动模型,提出振动系统施加正弦载荷激励、常数载荷两种量化油膜阻尼的方法,推导油膜阻尼计算公式。研究振动系统时变特性,评估工况对油膜阻尼的影响情况,结果表明建立的时变振动-接触模型的系统动态响应符合具有粘性阻尼效应的单自由振动模型,对简谐振动而言,油膜阻尼独立于正弦载荷的幅值与频率,油膜阻尼随着载荷的增大而减小,随着卷吸速度的增大也呈现减小趋势;(4)以FZG试验用齿轮为研究对象,结合提出的接触刚度、油膜刚度、油膜阻尼计算模型,研究啮合周期内直齿轮接触刚度、油膜刚度、油膜阻尼变化规律,表明齿轮接触刚度受载荷的影响小;直齿轮油膜刚度与载荷有关,随着输入转矩的增大而增大,随着输入转速的增大而减小;油膜阻尼随着输入转矩的增大而减小,随着输入转速的增大而减小。在相同工况下,变位系数的改变会引起齿轮啮合参数的改变,从而使得直齿轮油膜刚度、油膜阻尼发生变化。
【关键词】：直齿轮 弹流润滑 接触变形 油膜刚度 粘性阻尼
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH132.41
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 符号说明9-13
• 1 绪论13-21
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 刚度研究概况14-16
• 1.2.1 接触刚度研究概况14-15
• 1.2.2 油膜刚度研究概况15-16
• 1.3 油膜阻尼研究概况16-18
• 1.4 论文主要研究内容和技术路线18-21
• 2 弹性流体动力润滑数值分析21-29
• 2.1 线接触弹流润滑模型控制方程21-22
• 2.2 方程组量纲一化22-24
• 2.3 方程离散与数值求解24-27
• 2.4 线接触弹流润滑结果分析27-28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 接触刚度与油膜刚度计算方法29-43
• 3.1 接触刚度计算模型与油膜刚度计算模型29-33
• 3.1.1 接触刚度计算模型29-31
• 3.1.2 油膜刚度计算模型31-33
• 3.2 载荷和速度对油膜刚度的影响33-35
• 3.3 表面粗糙度对油膜刚度的影响研究35-39
• 3.4 供油状态对油膜刚度的影响39-41
• 3.5 本章小结41-43
• 4 基于自由振动和简谐振动的油膜阻尼数值计算方法43-59
• 4.1 油膜阻尼计算模型43-48
• 4.2 油膜动态特性研究48-52
• 4.3 工况对油膜阻尼的影响研究52-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 直齿轮油膜刚度与油膜阻尼分析59-79
• 5.1 渐开线直齿圆柱齿轮几何运动学分析59-63
• 5.2 直齿轮弹流润滑分析63-66
• 5.3 直齿轮接触刚度研究66-68
• 5.4 直齿轮油膜刚度与阻尼沿啮合线变化规律68-70
• 5.5 工况对直齿轮油膜刚度与阻尼的影响分析70-74
• 5.5.1 工况对直齿轮油膜刚度的影响70-72
• 5.5.2 工况对直齿轮油膜阻尼的影响72-74
• 5.6 变位系数对直齿轮油膜刚度、油膜阻尼的影响74-77
• 5.7 本章小结77-79
• 6 结论与展望79-81
• 6.1 主要结论79-80
• 6.2 论文创新点80
• 6.3 后续研究工作展望80-81
• 致谢81-83
• 参考文献83-89
• 附录89
• A.作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录89
• B.作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目目录89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘怀举;朱才朝;宋朝省;林超;;基于有限长线接触弹流润滑模型的冠状修形直齿轮副接触分析[J];机械传动;2014年10期

2 王峰;方宗德;李声晋;;斜齿轮动力学建模中啮合刚度处理与对比验证[J];振动与冲击;2014年06期

3 叶荣学;孙伟;;油膜刚度变化对转子刚度的影响[J];汽轮机技术;2013年04期

4 陈斌;陈剑;董玛莉;鲁豫鑫;;基于点接触热弹流润滑的油膜刚度建模分析[J];润滑与密封;2013年08期

5 庄艳;李宝童;洪军;杨国庆;朱林波;刘会静;;一种结合面法向接触刚度计算模型的构建[J];上海交通大学学报;2013年02期

6 田红亮;朱大林;秦红玲;;固定接触界面法向静弹性刚度[J];应用力学学报;2011年03期

7 田启强;侯兴民;王自法;;基于块体基础自由振动计算地基阻尼比的新方法[J];岩土力学;2011年01期

8 赵永武;吕彦明;蒋建忠;;新的粗糙表面弹塑性接触模型[J];机械工程学报;2007年03期

9 姚大坤,黄文虎,邹经湘;滑动轴承油膜刚度参数的识别[J];动力工程;2005年04期

10 张柏林,王飞,许泽怀;轴承油膜刚度非线性变化导致低频振动的研究[J];湖南电力;2002年01期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 董辉立;油润滑渐开线斜齿轮摩擦动力学特性及疲劳寿命预估[D];北京理工大学;2014年

2 刘明勇;基于有限长线接触斜齿轮热弹性流体动力润滑研究[D];重庆大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 吴丽娟;含Hertz接触阻尼的直齿轮非线性动力学响应研究[D];中南大学;2014年

2 胡泽华;基于接触特性的面齿轮传动动力学特性分析[D];中南大学;2014年

3 石雄伟;斜拉索采用粘性阻尼器的减振效果研究[D];长安大学;2002年

，

本文编号：671209