基于粗糙齒面的齒輪傳動(dòng)混合彈流潤(rùn)滑研究.pdf

1、現(xiàn)行齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)基于僅僅適用于光滑表面干接觸的赫茲(Hertz)理論。然而，絕大部分齒輪傳動(dòng)都處于混合潤(rùn)滑狀態(tài)，即在兩接觸齒面之間既存在著將其分開的潤(rùn)滑油膜又存在著直接碰撞的粗糙峰，這顯然與Hertz理論有很大的區(qū)別。因此，對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行混合彈流潤(rùn)滑研究既完全必要又有很強(qiáng)的理論意義。
　　 在探討齒輪傳動(dòng)混合彈流潤(rùn)滑時(shí)，研究人員往往在齒面上人為設(shè)定一個(gè)或多個(gè)粗糙峰或用正(余)弦函數(shù)表征齒面粗糙度分布，這無(wú)疑與齒面粗糙

2、紋理真實(shí)形狀有較大差距。本文采用W-M分形函數(shù)模擬齒面粗糙紋理，以生成粗糙度函數(shù)并將其疊加到油膜厚度方程中；然后，采用多重網(wǎng)格法計(jì)算壓力分布、采用多重網(wǎng)格積分法和逐列掃描法分別計(jì)算油膜厚度和溫度分布；接著，以某礦用重載齒輪傳動(dòng)為例，數(shù)值計(jì)算了沿嚙合線5個(gè)特殊點(diǎn)處的齒面壓力分布、油膜厚度及輪齒接觸區(qū)次表面的應(yīng)力分布。此外，本文還通過(guò)多組數(shù)值計(jì)算，從理論上分別探討了齒面粗糙度和潤(rùn)滑劑粘度對(duì)輪齒接觸應(yīng)力和齒面油膜厚度的影響，并通過(guò)回歸分析，獲

3、得了彼此之間的定量關(guān)系?？偨Y(jié)本文研究成果，可得如下研究結(jié)論：
　　 (1)在計(jì)入齒面粗糙度效應(yīng)后，齒面壓力分布及接觸區(qū)次表面應(yīng)力分布與Hertz分布差異顯著。因此，現(xiàn)行以Hertz理論為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度的做法有待完善。
　　 (2)嚙入點(diǎn)是齒輪傳動(dòng)嚙合線上的危險(xiǎn)點(diǎn)，因?yàn)樵撎幍挠湍ず穸茸钚∏医佑|應(yīng)力最大。因此，以節(jié)點(diǎn)參數(shù)為依據(jù)進(jìn)行齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)的做法值得商榷。
　　 (3)隨著齒面粗糙度的增加

4、，平均油膜厚度幾乎呈線性增加，而接觸區(qū)次表面主剪應(yīng)力的最大值則是先逐漸降低然后再不斷變大，即二者之間呈拋物線關(guān)系。因此，當(dāng)齒面光潔度達(dá)到一定值后，再一味提高齒面加工質(zhì)量并不能達(dá)到延長(zhǎng)齒輪傳動(dòng)疲勞壽命之目的。
　　 (4)齒面粗糙度會(huì)使壓力分布與油膜厚度產(chǎn)生鋸齒形波動(dòng)，且潤(rùn)滑劑粘度愈低，波動(dòng)愈劇烈。在其它參數(shù)固定不變的情況下，隨著潤(rùn)滑劑粘度的增加，齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑狀態(tài)從邊界潤(rùn)滑歷經(jīng)混合潤(rùn)滑逐漸過(guò)渡到全膜潤(rùn)滑。因此，在一定的工礦條件下，