潤滑劑粘度及齒輪轉速對輪齒接觸應力的綜合影響.pdf

1、現(xiàn)行齒輪傳動接觸疲勞強度的設計基礎是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，這與齒輪傳動的實際工況有較大差異，因為齒輪傳動大多在潤滑狀態(tài)下運轉。為了彌補這一差異，漸開線圓柱齒輪承載能力計算的國際標準(ISO/6336:1996)以及相應的國家標準(GB3840-1997)中分別推薦了潤滑系數(shù)和速度系數(shù)，一些學者也分別探討了潤滑劑粘度和齒輪轉速對齒輪傳動接觸應力的影響。然而，不難理解，潤滑劑粘度數(shù)值的選擇與齒

2、輪轉速無不相關。因此，有必要從理論上探討二者對齒輪傳動接觸疲勞應力的綜合影響。
　　 本文首先建立了漸開線圓柱齒輪傳動的潤滑模型;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;在此基礎上應用彈性接觸理論求解輪齒接觸區(qū)次表面應力分布;最后，主要針對中、重載尤其是重載齒輪傳動，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增大四種方式，共進行了588組數(shù)值計算?？偨Y數(shù)值計算可得如下主要結論:
　　 1.在潤滑劑粘度和齒面綜合速度之乘積η0U固定不變時，同時改變其中任一量，對齒輪傳動接觸疲勞應力不會產(chǎn)生影響。
　　 2.當Hertz接觸應力PH≥1.0 GPa時，無論潤滑劑粘度如何變化，輪齒接觸區(qū)次表面主剪應力最大值τmax均小于Hertz接觸的相應值;尤其當 PH≥1.3 GPa時，τmax隨著η0U的增大單調減小，這

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

5、，該潤滑系數(shù)一般只適用于重載齒輪傳動。
　　 3.主剪應力的最大值τmax的(X)坐標值隨著η0U的增大逐漸向出口區(qū)移動;而τmax的(Z)坐標位置不隨乘積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的增大波動性增大;載荷越大，增大的幅度就越小;Pmax的位置即(X)坐標值隨著η0U的增大在減小，即逐漸向入口區(qū)移動。
　　 5.應用多元回歸理論，建立了重載工況條件下輪齒接觸