潤滑劑粘度及齒輪轉(zhuǎn)速對輪齒接觸應(yīng)力的綜合影響.pdf

1、現(xiàn)行齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是Hertz理論，而Hertz理論僅僅適用一對光滑表面之間的靜態(tài)干接觸，這與齒輪傳動(dòng)的實(shí)際工況有較大差異，因?yàn)辇X輪傳動(dòng)大多在潤滑狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。為了彌補(bǔ)這一差異，漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/6336:1996)以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3840-1997)中分別推薦了潤滑系數(shù)和速度系數(shù)，一些學(xué)者也分別探討了潤滑劑粘度和齒輪轉(zhuǎn)速對齒輪傳動(dòng)接觸應(yīng)力的影響。然而，不難理解，潤滑劑粘度數(shù)值的選擇與齒

2、輪轉(zhuǎn)速無不相關(guān)。因此，有必要從理論上探討二者對齒輪傳動(dòng)接觸疲勞應(yīng)力的綜合影響。
　　 本文首先建立了漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)的潤滑模型;然后，基于熱彈流潤滑理論，采用多重網(wǎng)格法、多重網(wǎng)格積分法、逐列掃描法分別求解齒面壓力分布、油膜厚度分布和溫度分布;在此基礎(chǔ)上應(yīng)用彈性接觸理論求解輪齒接觸區(qū)次表面應(yīng)力分布;最后，主要針對中、重載尤其是重載齒輪傳動(dòng)，分別從潤滑劑粘度η0和齒面綜合速度U之乘積η0U固定、定粘度變綜合速度、定綜合速度變粘度、

3、粘度與綜合速度均單調(diào)增大四種方式，共進(jìn)行了588組數(shù)值計(jì)算。總結(jié)數(shù)值計(jì)算可得如下主要結(jié)論:
　　 1.在潤滑劑粘度和齒面綜合速度之乘積η0U固定不變時(shí)，同時(shí)改變其中任一量，對齒輪傳動(dòng)接觸疲勞應(yīng)力不會(huì)產(chǎn)生影響。
　　 2.當(dāng)Hertz接觸應(yīng)力PH≥1.0 GPa時(shí)，無論潤滑劑粘度如何變化，輪齒接觸區(qū)次表面主剪應(yīng)力最大值τmax均小于Hertz接觸的相應(yīng)值;尤其當(dāng) PH≥1.3 GPa時(shí)，τmax隨著η0U的增大單調(diào)減小，這

4、也從理論上揭示了潤滑對降低輪齒接觸應(yīng)力的有利作用。有必要特別指出的是，對于Hertz接觸應(yīng)力PH＜1.3 GPa的載荷工況，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速固定時(shí)，τmax與潤滑劑粘度η0之間呈拋物線關(guān)系，即當(dāng)粘度大于一定值后，輪齒接觸應(yīng)力隨著粘度的增大不降反增，這一理論結(jié)果已被前人的試驗(yàn)結(jié)論驗(yàn)證。然而，如上所述的國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/6336:1996)以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB3840-1997)中所給出的潤滑系數(shù)均隨潤滑劑粘度的增大單調(diào)增大。因此，有理由認(rèn)為

5、，該潤滑系數(shù)一般只適用于重載齒輪傳動(dòng)。
　　 3.主剪應(yīng)力的最大值τmax的(X)坐標(biāo)值隨著η0U的增大逐漸向出口區(qū)移動(dòng);而τmax的(Z)坐標(biāo)位置不隨乘積η0U的增大而改變，基本恒定在0.8處。
　　 4.第二壓力峰Pmax之值隨著η0U的增大波動(dòng)性增大;載荷越大，增大的幅度就越小;Pmax的位置即(X)坐標(biāo)值隨著η0U的增大在減小，即逐漸向入口區(qū)移動(dòng)。
　　 5.應(yīng)用多元回歸理論，建立了重載工況條件下輪齒接觸