变位对齿轮弹流润滑的影响研究

发布时间：2017-09-14 14:31

  本文关键词：变位对齿轮弹流润滑的影响研究

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【摘要】：齿轮传动在机械传动中应用非常广泛，并且很多情况下还需要变位齿轮传动。学者们对标准齿轮弹流润滑的研究比较多，而对变位齿轮弹流润滑的研究相对较少。本文以渐开线变位齿轮正传动为例分析了变位齿轮的啮合原理，建立了其线接触弹流润滑数学模型，，应用多重网格法和多重网格积分法对变位齿轮进行了弹流润滑数值分析。得到了不同条件下变位齿轮等变位、正传动和负传动工况下的弹流润滑数值解。 首先，以变位齿轮正传动为例建立了其线接触弹流润滑数学模型，得到了稳态等温条件下，变位齿轮正传动和负传动工况下的油膜压力和膜厚分布，并与标准齿轮传动进行了比较。分析了正变位工况下变位系数的大小对齿轮弹流润滑数值结果的影响。在稳态条件下，进一步考虑热效应对变位齿轮弹流润滑的影响，分析齿轮变位后与变位前润滑情况的不同，讨论了齿轮变位系数对油膜压力和膜厚分布的影响。 其次，考虑齿轮啮合时接触表面的载荷、速度、曲率半径等沿啮合线的变化，加入时变效应的影响，分析变位齿轮的瞬态等温弹流润滑数值结果。得到了该条件下变位齿轮等变位、正传动、负传动三种工况下的油膜压力与油膜厚度的分布图，并用Dowson-Higginson最小膜厚经验公式验证了数值结果的正确性。 然后，在考虑时变效应的基础上，将润滑油假设为Ree-Eyring流体，并且考虑热效应的影响，求得了几种工况下渐开线变位直齿圆柱齿轮的瞬态热弹流润滑完全数值解，并与标准直齿圆柱齿轮的弹流润滑结果进行对比。 最后，综合考虑实际情况下时变、热效应及表面粗糙度的影响，分析了表面粗糙度对变位齿轮正传动和负传动两种工况弹流润滑的影响。
【关键词】：变位齿轮 弹流润滑 变位系数 瞬态 热效应 表面粗糙度
【学位授予单位】：青岛理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH132.41;TH117.2
【目录】：

• 摘要9-10
• Abstract10-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 引言12-13
• 1.2 弹流理论的研究进展及其计算方法13-15
• 1.3 齿轮及变位齿轮弹流润滑研究现状15-18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 第2章 变位齿轮稳态弹流润滑分析19-45
• 2.1 变位齿轮简介19-21
• 2.1.1 变位齿轮的加工及分类19-20
• 2.1.2 变位齿轮的特点20
• 2.1.3 变位齿轮的传动20-21
• 2.2 变位齿轮弹流润滑模型21-25
• 2.2.1 坐标与卷吸速度22-24
• 2.2.2 综合曲率半径24-25
• 2.2.3 啮合点的载荷25
• 2.3 控制方程25-28
• 2.3.1 Reynolds 方程25-26
• 2.3.2 膜厚方程26
• 2.3.3 粘压方程26
• 2.3.4 密压方程26-27
• 2.3.5 载荷方程27
• 2.3.6 考虑热效应的能量方程27
• 2.3.7 固体的热传导方程27-28
• 2.4 基本方程的无量纲化28-31
• 2.4.1 无量纲 Reynolds 方程28-29
• 2.4.2 无量纲膜厚方程29
• 2.4.3 无量纲粘压方程29
• 2.4.4 无量纲密压方程29-30
• 2.4.5 无量纲载荷方程30
• 2.4.6 无量纲能量方程30
• 2.4.7 无量纲热传导方程30-31
• 2.5 方程的离散31-36
• 2.5.1 无量纲 Reynolds 方程的离散31
• 2.5.2 无量纲膜厚方程的离散31
• 2.5.3 无量纲载荷方程的离散31
• 2.5.4 无量纲温度控制方程的离散31-36
• 2.6 数值方法36-37
• 2.7 结果分析37-43
• 2.7.1 等温条件下压力和膜厚的分布对比38-39
• 2.7.2 等温条件下小齿轮变位系数的影响39-40
• 2.7.3 等温条件下大齿轮变位系数的影响40-41
• 2.7.4 热效应对变位齿轮稳态弹流润滑的影响41
• 2.7.5 考虑热效应条件下压力和膜厚的分布对比41-42
• 2.7.6 考虑热效应条件下小齿轮变位系数的影响42-43
• 2.7.7 考虑热效应条件下大齿轮变位系数的影响43
• 2.8 小结43-45
• 第3章 变位齿轮瞬态弹流润滑数值分析45-59
• 3.1 理论模型与分析45
• 3.2 基本方程及其边界条件45-47
• 3.2.1 Reynolds 方程45-46
• 3.2.2 膜厚方程46
• 3.2.3 粘压方程46
• 3.2.4 密压方程46
• 3.2.5 载荷方程46-47
• 3.3 基本方程及其边界条件的无量纲化47-49
• 3.3.1 无量纲 Reynolds 方程48
• 3.3.2 无量纲膜厚方程48
• 3.3.3 无量纲粘压方程48
• 3.3.4 无量纲密压方程48
• 3.3.5 无量纲载荷方程48-49
• 3.4 数值方法49-50
• 3.4.1 计算域及网格的确定49
• 3.4.2 方程的离散49-50
• 3.5 结果分析50-57
• 3.5.1 中心压力和中心膜厚的对比分析51-52
• 3.5.2 最大压力和最小膜厚沿啮合线的变化52-54
• 3.5.3 啮入点、节点、啮出点的油膜压力和膜厚的对比54-56
• 3.5.4 小齿轮变位系数的影响56-57
• 3.6 小结57-59
• 第4章 变位齿轮非牛顿瞬态热弹流润滑数值分析59-75
• 4.1 基本方程及其边界条件59-64
• 4.1.1 Reynolds 方程59-60
• 4.1.2 能量方程60-62
• 4.1.3 剪应力及等效粘度的求法62-64
• 4.2 基本方程的无量纲化64-66
• 4.2.1 无量纲 Reynolds 方程64
• 4.2.2 无量纲能量方程64-65
• 4.2.3 与非牛顿特性有关的无量纲公式65-66
• 4.3 数值方法66
• 4.4 结果分析66-74
• 4.4.1 热效应对等变位工况瞬态弹流润滑的影响66-67
• 4.4.2 热效应对正传动瞬态弹流润滑的影响67-69
• 4.4.3 热效应对负传动瞬态弹流润滑的影响69-70
• 4.4.4 四种工况数值结果对比70-73
• 4.4.5 小齿轮变位系数的影响73-74
• 4.5 结论74-75
• 第5章 表面粗糙度对变位齿轮非牛顿瞬态75-82
• 5.1 基本方程75-76
• 5.1.1 膜厚方程75-76
• 5.1.2 膜厚方程的无量纲化76
• 5.1.3 无量纲膜厚方程的离散76
• 5.2 结果分析76-80
• 5.2.1 粗糙度对变位齿轮正传动的影响76-78
• 5.2.2 粗糙度对变位齿轮负传动的影响78-80
• 5.3 结论80-82
• 结束语82-84
• 参考文献84-90
• 攻读硕士期间完成的学术论文及专利90-91
• 致谢91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 蔡莹;变位齿轮传动热弹流润滑分析[J];南方冶金学院学报;1998年01期

2 刘树春;刘宗其;;变位系数对渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑状态的影响[J];机械设计与制造;1991年04期

3 卢立新,张和豪;齿轮传动系统动载荷非稳态弹流润滑研究[J];润滑与密封;2002年01期

4 卢立新,张和豪;基于动载荷的齿轮传动系统瞬态弹流润滑分析[J];无锡轻工大学学报;2000年04期

5 梅雪松,谢友柏;一种快速求解非稳态弹流问题的直接迭代算法[J];应用力学学报;1991年03期

本文编号：850581