论文题目: 渐开线齿轮传动的混合弹流润滑研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械电子工程
作者: 高创宽
导师: 熊诗波
关键词: 粗糙齿面,混合弹流润滑,油膜比厚,时变性,疲劳实验
文献来源: 太原理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 渐开线圆柱齿轮传动的接触疲劳强度设计是以Herze理论为基础的,而Herze理论仅仅适用于一对光滑表面之间无润滑、无摩擦的静态接触,这与齿轮传动的实际状况出入较大。因为轮齿在啮合过程中,由于齿面之间的相对滑动不可避免地导致摩擦力的产生;此外,所有的轮齿齿面都是凹凸不平的且一般都处在润滑接触状态。这样,齿面接触载荷往往由润滑油膜和齿面粗糙峰之间的直接接触来共同承担,这就意味着绝大多数齿轮传动都工作在混合润滑状态下。因此,本项研究既具有一定的理论意义又富有较强的实际价值。 本文首先建立了混合弹流润滑状态下齿面摩擦系数的计算模型,基于此模型进行了80余组数值计算。计算结果显示:当油膜比厚λ<1.6时,摩擦系数μ随λ的增大急剧减小;之后,μ的降低幅度趋于平缓,但在μ≤4.5之前一直呈下降趋势。然而,在μ>4.5后,μ随λ的增大略有上升。这说明,过大的油膜比厚(过稠的润滑油粘度)会加剧齿面的摩擦损耗。在此基础上,通过对计算结果的回归分析,形成了混合弹流润滑状态下齿面摩擦系数的计算公式。 混合弹流润滑数值计算是本文的重点和难点。其困难在于数值计算中的易于发散且收敛速度缓慢。为了解决这一难题,本文借助泛函理论对Reynolds方程的求解做了收敛分析,基于分析结果对计算区域做了合理离散,并通过采用快速迭代法和谨慎选用计算初值等技术手段,使计算速度与通常算法相比提高了6-30倍,但仍保持了通常算法的计算精度。采用修改后的算法,本文先后进行了近40组混合弹流润滑数值计算。计算结果表明,与全膜弹流润滑相比,混合弹流润滑状
论文目录:
第一章 国内外同类研究的综述及本项研究概况
1．1 关于齿轮传动润滑效应的研究
1．1．1 齿面弹流压力及油膜厚度的数值计算
1．1．2 弹流润滑对齿轮接触应力的影响
1．1．3 齿轮传动过程中的非稳态效应
1．2 关于齿面粗糙度效应的研究
1．2．1 随机法
1．2．2 确定法
1．2．3 混合法
1．3 关于齿面摩擦效应的研究
1．4 本项研究工作概述
第二章 齿面摩擦系数的理论探讨
2．1 齿轮啮合模型的建立及其简化
2．2 齿面摩擦系数数值计算的理论基础
2．2．1 润滑油膜摩擦力F_e的计算
2．2．2 峰点接触摩擦力F_c的计算
2．3 数值计算流程
2．4 计算结果
2．5 计算结果的回归分析
2．5．1 回归方程的导出
2．5．2 回归方程的差异显著性检验
第三章 齿面粗糙度效应的数值分析
3．1 基本方程及其无量纲化
3．2 Reynolds方程求解的收敛性分析
3．3 弹性变形方程的计算
3．3．1 弹性变形方程求解分析
3．3．2 变形矩阵法
3．3．3 微分法
3．4 混合弹流润滑的全耦合数值计算
3．4．1 弹流润滑方程组的求解分析
3．4．2 有限元模型的建立及数值计算方程的形成
3．4．3 数值计算方法及计算流程
3．5 应力分布的数值计算
3．6 数值计算示例
3．6．1 沿齿轮传动啮合线的参数计算
3．6．2 数值计算结果及其分析
3．7 油膜比厚对轮齿接触应力影响的数值分析
3．7．1 数值计算输入参数的选择
3．7．2 数值计算结果
3．7．3 数值计算结果的回归分析
3．8 本文计算方法的讨论
3．8．1 计算速度
3．8．2 计算精度
3．8．3 温度效应
第四章 齿轮传动润滑效应的理论研究
4．1 数值计算结果
4．2 润滑剂粘度及齿轮转速对齿轮接触应力的影响
第五章 疲劳实验验证
5．1 实验目的
5．2 实验方案
5．3 实验装置
5．4 试件选配
5．5 温度监控
5．6 实验用油及其实际粘度的确定
5．7 实验结果
5．8 实验结果分析
第六章 研究结论及展望
6．1 主要研究结论
6．2 本文研究的创新之处
6．3 本文研究的不足之处
6．4 今后研究工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文
独创性说明
发布时间: 2005-11-14
参考文献
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