漸開(kāi)線齒輪傳動(dòng)的時(shí)變非牛頓熱彈流潤(rùn)滑研究.pdf

1、迄今為止，漸開(kāi)線圓柱齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)是基于僅僅適用于干接觸的Hertz彈性理論進(jìn)行的。然而，人們?cè)趯?shí)踐中發(fā)現(xiàn)，齒輪傳動(dòng)在一定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下可以實(shí)現(xiàn)彈性流體潤(rùn)滑，而且油膜厚度、壓力分布、溫度場(chǎng)以及齒面摩擦力等都直接影響到齒面膠合、擦傷和接觸疲勞失效；同時(shí)，在齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，輪齒載荷、速度以及綜合曲率半徑等都始終處在變化之中，而且齒輪潤(rùn)滑劑在很多工況下大都不符合牛頓粘性剪切定律；此外，齒輪傳動(dòng)過(guò)程中齒面還常伴有高溫。所以，齒輪的潤(rùn)滑問(wèn)題

2、屬于復(fù)雜的時(shí)變(瞬態(tài))熱彈流潤(rùn)滑問(wèn)題。因此，本項(xiàng)研究既有一定的理論意義又有較強(qiáng)的實(shí)際價(jià)值。 本文首先綜述了前人的研究工作。接著，在綜合考慮齒輪傳動(dòng)過(guò)程中載荷、速度、曲率半徑的時(shí)變性以及潤(rùn)滑劑的熱效應(yīng)和非牛頓特性的基礎(chǔ)上，建立了齒輪傳動(dòng)時(shí)變非牛頓熱彈流潤(rùn)滑的數(shù)學(xué)模型。基于此模型進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。有必要指出，彈流潤(rùn)滑數(shù)值計(jì)算是本文的重點(diǎn)和難點(diǎn)。其困難在于數(shù)值計(jì)算易于發(fā)散且收斂速度緩慢。為了克服這一困難，本文采用近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種求解

3、代數(shù)方程組的新方法——多重網(wǎng)格法 (Multi-GridMethod)，求得了基于Ree-Eyring型非牛頓流體模型的時(shí)變熱彈流潤(rùn)滑完全數(shù)值解，獲得了壓力、溫度、油膜厚度及齒面摩擦系數(shù)等潤(rùn)滑參數(shù)沿齒輪傳動(dòng)嚙合線的分布；探討了速度、載荷以及流體非牛頓特性對(duì)潤(rùn)滑參數(shù)的影響。總結(jié)研究成果，可得如下主要結(jié)論： (1)雙齒嚙合轉(zhuǎn)變單齒嚙合及單齒嚙合轉(zhuǎn)變雙齒嚙合瞬間的壓力、摩擦系數(shù)和油膜溫升較高，且油膜厚度較小，所以這些轉(zhuǎn)變點(diǎn)是危

4、險(xiǎn)點(diǎn)。因此應(yīng)提高載荷突變處輪齒的齒面強(qiáng)度。同時(shí)齒輪嚙入點(diǎn)的油膜壓力高于嚙出點(diǎn)的油膜壓力，而嚙入點(diǎn)的油膜厚度遠(yuǎn)小于嚙出點(diǎn)的油膜厚度，所以在齒輪制造過(guò)程中，應(yīng)提高輪齒嚙入一側(cè)的表面光潔度，以防止磨損、膠合失效的發(fā)生。 (2)潤(rùn)滑劑的非牛頓特性對(duì)油膜厚度影響甚微，但對(duì)齒面摩擦系數(shù)和溫度有顯著影響。特征剪應(yīng)力越大，則齒面摩擦系數(shù)就越大、最大溫升也越高。因此，研究齒輪彈流潤(rùn)滑時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮潤(rùn)滑劑的非牛頓特性。 (3)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速和輪齒