粗糙齒面接觸界面摩擦特性及齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展和制造水平的提高，人們對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性和環(huán)保性提出了更高的要求，因此齒輪副傳動(dòng)過程中的摩擦特性和動(dòng)態(tài)特性也成為了近年來研究者關(guān)注的熱點(diǎn)問題。由于齒輪嚙合過程中齒面經(jīng)常處于混合潤滑和邊界潤滑狀態(tài)，在這種潤滑狀態(tài)下，齒面形貌將在嚙合過程中起到重要的作用，研究齒面微觀形貌與齒輪嚙合過程中摩擦特性和動(dòng)態(tài)特性的相互關(guān)系及影響機(jī)理將為齒輪齒面優(yōu)化設(shè)計(jì)和修形方法研究提供參考，具有重要的理論價(jià)值和應(yīng)用前景。
　　本文基于理論和

2、試驗(yàn)，研究了彈流潤滑條件下不同形貌線接觸滾滑界面的摩擦噪聲、彈性變形和摩擦系數(shù)變化情況，探索了三維形貌參數(shù)與表面接觸摩擦特性之間的關(guān)系，建立了齒面時(shí)變摩擦系數(shù)曲線，然后將其引入齒輪六自由度動(dòng)力學(xué)模型中，計(jì)算了多種典型工況下不同齒面形貌齒輪的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而研究了齒面形貌與齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性之間的關(guān)系。本文的主要研究工作和成果如下:
　　(1)介紹了ISO25178標(biāo)準(zhǔn)的三維形貌表征參數(shù)體系及相關(guān)參數(shù)計(jì)算方法，設(shè)計(jì)并利用激光加工方法制造

3、了具有不同表面形貌特征的微觀表面，對(duì)這些表面的三維表面形貌進(jìn)行了測量并基于ISO25178標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行了表征。
　　(2)建立了線接觸摩擦狀態(tài)的有限元模型，運(yùn)用顯式動(dòng)態(tài)分析方法對(duì)不同工況下的線接觸摩擦過程進(jìn)行模擬，得出了摩擦噪聲和摩擦能量變化情況，同時(shí)研究了三維表面形貌表征參數(shù)與線接觸摩擦噪聲的關(guān)系。基于雙盤摩擦試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了彈流潤滑條件下的不同形貌表面線接觸摩擦噪聲測試研究，通過試驗(yàn)結(jié)果分析了線接觸摩擦噪聲的產(chǎn)生規(guī)律及影響因素，探

4、索了表面形貌影響摩擦噪聲的機(jī)理。
　　(3)結(jié)合彈流潤滑理論和基于表面形貌頻譜分析的彈性變形降幅方法(Amplitude Reduction)，研究了線接觸彈流界面表面形貌彈性變形的分析方法，利用該方法計(jì)算了線接觸彈流狀態(tài)下表面形貌在不同工況條件下的彈性變形結(jié)果，通過對(duì)彈性變形前后的表面三維形貌參數(shù)的表征和膜厚比分析探討了表面形貌彈性變形對(duì)接觸界面特征和潤滑特性的影響。
　　(4)基于雙盤摩擦試驗(yàn)研究了線接觸狀態(tài)下摩擦系數(shù)隨

5、工況參數(shù)的變化規(guī)律，并結(jié)合三維表面形貌表征對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析，通過將齒輪嚙合過程中的嚙合接觸參數(shù)計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合，獲得了不同齒面形貌特征齒輪的時(shí)變摩擦系數(shù)曲線，比較全面地研究了工況條件和齒面形貌特征等因素對(duì)齒輪時(shí)變摩擦特性的影響。(5)綜合考慮齒輪系統(tǒng)時(shí)變嚙合剛度和實(shí)際齒面時(shí)變摩擦系數(shù)的作用，建立了齒輪系統(tǒng)六自由度摩擦動(dòng)力學(xué)模型。利用該模型計(jì)算了具有不同齒面微觀形貌的齒輪系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)，通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的分析，研究了齒面形貌在齒輪嚙合過程中