面向航空传动的多尺度参数下轴承及齿轮润滑特性研究

发布时间：2022-05-06 20:59

　　航空传动部件中,齿轮及轴承处于重载、高速、高温的严苛工况,加上表面形貌、喷油方向等影响,齿面间、滚动体-滚道接触区域内微凸体接触与弹流润滑并存,直接导致油膜厚度减小、压力温度升高、摩擦磨损增大、表面失效等问题,为此本文开展多尺度参数影响下的航空传动部件润滑特性研究。面向航空传动部件含轴承及齿轮,建立耦合喷油方向、自旋运动、修形等多因素的润滑模型,分析多尺度参数如载荷、结构、速度、润滑油特性等宏观参数及表面粗糙度、修形等微观参数对其润滑特性的影响规律,为高可靠、长寿命航空传动部件的设计、加工及修形提供理论依据与分析方法。论文主要研究工作如下:1)应用二次数字滤波法模拟高斯粗糙表面,提出考虑真实表面、热效应及滚动体自旋的角接触球轴承微弹流润滑模型;联立Reynolds方程、膜厚方程、能量方程及载荷平衡方程等获得压力、膜厚及温度分布;研究载荷、自旋速度、自相关长度、粗糙峰值对润滑性能的影响规律,为航空角接触球轴承寿命预测提供技术途径。2)建立考虑油膜作用及自旋特征的角接触球轴承拟静力学模型,获得滚动体载荷分布及自旋速度;将拟静力学与弹流润滑研究相结合,提出考虑变卷吸速度、自旋速度、粗糙表面及... 

【文章页数】：166 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
第一章 绪论
    1.1 选题背景与研究意义
    1.2 润滑理论的研究现状
        1.2.1 全膜弹流润滑研究现状
        1.2.2 微弹流润滑研究现状
    1.3 传动部件润滑的研究现状
        1.3.1 轴承润滑研究现状
        1.3.2 齿轮润滑研究现状
    1.4 本文的主要工作
第二章 基于高斯粗糙表面的轴承微弹流润滑特性研究
    2.1 引言
    2.2 二维数字滤波法的高斯粗糙表面模拟
    2.3 轴承微弹流润滑模型的建立
        2.3.1 自旋运动速度的表达
        2.3.2 控制方程的建立
        2.3.3 控制方程的量纲一化
    2.4 轴承微弹流润滑模型的求解
        2.4.1 控制方程的离散
        2.4.2 控制方程的数值求解
    2.5 高斯粗糙表面对轴承润滑特性的影响分析
        2.5.1 弹流润滑基本参数的计算
        2.5.2 光滑表面轴承润滑特性分析
        2.5.3 高斯粗糙表面轴承润滑特性分析
    2.6 本章小结
第三章 结合拟静力学的变卷吸速度轴承润滑特性研究
    3.1 引言
    3.2 考虑油膜作用的轴承拟静力学研究
        3.2.1 Jones拟静力学模型的建立及求解
        3.2.2 考虑油膜作用的拟静力学模型建立及求解
        3.2.3 算例分析及验证
    3.3 变卷吸速度轴承微弹流润滑研究
        3.3.1 变卷吸速度夹角对润滑特性的影响分析
        3.3.2 表面粗糙度对润滑特性的影响分析
    3.4 本章小结
第四章 面向航空极重载的直齿轮混合润滑特性研究
    4.1 引言
    4.2 直齿轮传动基本参数分析
    4.3 直齿轮混合润滑模型的建立及离散
        4.3.1 控制方程的建立
        4.3.2 控制方程的离散
    4.4 极重载工况下的直齿轮混合润滑求解及分析
        4.4.1 数值计算流程
        4.4.2 混合润滑特性分析
        4.4.3 光滑表面与粗糙表面润滑特性对比
    4.5 直齿轮混合润滑特性的参数影响研究
        4.5.1 工况参数
        4.5.2 结构参数
        4.5.3 润滑油参数
        4.5.4 粗糙度参数
    4.6 本章小结
第五章 修形的斜齿轮微弹流润滑特性研究
    5.1 引言
    5.2 斜齿轮齿向修形的新方法研究
        5.2.1 斜齿轮几何关系
        5.2.2 母线圆弧修形新方法
        5.2.3 两端圆弧修形新方法
        5.2.4 两端倒角修形新方法
    5.3 修形的斜齿轮微弹流润滑模型建立及求解
        5.3.1 控制方程的建立
        5.3.2 控制方程的离散
        5.3.3 修形前后润滑特性对比
    5.4 表面粗糙度对修形的斜齿轮润滑特性影响分析
        5.4.1 波长
        5.4.2 幅值
    5.5 修形参数对斜齿轮润滑特性的影响分析
        5.5.1 母线修形
        5.5.2 两端圆弧修形
        5.5.3 两端倒角修形角度
        5.5.4 两端倒角修形长度
    5.6 本章小结
第六章 基于有限元载荷分布的斜齿轮微弹流润滑特性研究
    6.1 引言
    6.2 斜齿轮时变接触线长度计算的新方法研究
        6.2.1 接触线长度计算模型建立
        6.2.2 接触线长度算例计算及验证
    6.3 基于有限元方法的斜齿轮载荷分布研究
        6.3.1 齿面柔度矩阵计算方法研究
        6.3.2 齿面载荷及齿间载荷分布研究
        6.3.3 载荷分布算例分析
    6.4 基于有限元载荷分布的斜齿轮微弹流润滑特性分析
    6.5 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 论文的主要工作
    7.2 论文的创新点
    7.3 进一步的研究工作
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]有限长线接触动态特征参数研究[J]. 刘明勇,吴晨辉,陈源,周明刚,林文干.  润滑与密封. 2017(02)
[2]高速四点接触球轴承力学模型的数值求解算法[J]. 路春雨,刘少军,戴瑜.  华南理工大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]基于拟动力学的航空发动机主轴球轴承热弹流润滑分析[J]. 史修江,王黎钦,古乐,郑德志,赵小力.  航空动力学报. 2016(01)
[4]基于载荷分担理论的渐开线斜齿轮热混合弹流润滑分析[J]. 邹玉静,常德功.  摩擦学学报. 2015(04)
[5]齿向修形对滤波减速器润滑性能的影响分析[J]. 蒲伟,王家序,李俊阳,周广武,周青华.  摩擦学学报. 2014(04)
[6]考虑自旋状态下弹流润滑的球轴承力学特性计算方法研究[J]. 郭凯,苑士华,张玉言,王晓力.  机械工程学报. 2013(15)
[7]基于MEPE和EHL理论的渐开线斜齿轮啮合特性分析[J]. 苑士华,董辉立,李雪原.  摩擦学学报. 2012(03)
[8]渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究[J]. 王文中,操鸿,胡纪滨.  摩擦学学报. 2011(06)
[9]自旋对椭圆接触热弹流润滑的影响[J]. 郇艳,杨沛然.  摩擦学学报. 2009(06)
[10]人字齿轮啮合刚度计算与齿面载荷分布研究[J]. 刘增民,刘更,吴立言,卜忠红.  计算机仿真. 2009(02)

博士论文
[1]高速滚动轴承的混合润滑性能及疲劳寿命研究[D]. 闫晓亮.北京理工大学 2014

硕士论文
[1]斜齿轮修形微弹流润滑性能研究[D]. 张沁薇.南京航空航天大学 2018
[2]集成拟静力学特性的角接触球轴承热弹流润滑研究[D]. 杨剑飞.南京航空航天大学 2017
[3]人字齿星型齿轮传动系统动态效率研究[D]. 刘伟平.南京航空航天大学 2017
[4]微观粗糙表面的数值模拟及其对滚动接触疲劳寿命的影响[D]. 秦奋起.哈尔滨工业大学 2015
[5]滚动轴承力学分析及滚道表面形貌表征与设计[D]. 陆继.合肥工业大学 2015
[6]斜齿轮多间隙非线性耦合系统动力学研究[D]. 郭磊.大连理工大学 2010



本文编号：3651205