渐开线直齿轮时变热弹流润滑模拟

齿轮的非稳态弹流润滑问题，由于啮合过程中滑滚比、曲率半径、卷吸速度和载荷变化范围较大，因此数值计算稳定性很差。而考虑热效应的齿轮非稳态弹流润滑问题，数值计算就更困难。文中应用多重网格技术，考虑时变和温度场的影响，求得齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解，结果更接近实际。数值解得到轮齿的摩擦因数、油膜最高温升沿啮合线的变化规律以及两轮齿接触点中心压力、中心膜厚、最小膜厚沿啮合线的变化规律，同时获得任意瞬时轮齿接触点的压力、膜厚和轮齿间油膜温度分布，对分析齿轮传动问题具有重要意义。     

渐开线齿轮热弹性流体动力润滑分析

本文考虑流体的可压缩性和齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响，采用完全数值法对渐开线直齿轮进行了热弹流分析，获得了两齿轮在啮合线不同点处的油膜压力分布、油膜形状、温度分布、摩擦系数以及沿整个啮合过程的最小油膜厚度。     

连续波状粗糙度对直齿轮热弹流润滑的影响

工程实践中没有理想光滑的表面,在齿轮弹流润滑中,油膜的厚度通常与某些切削工艺形成的金属表面粗糙度处于同一数量级,所以表面粗糙度对齿轮弹流润滑的影响是不应该忽略的。在考虑不同啮合点处的曲率半径、卷吸速度、轮齿载荷随时间变化的基础上,考虑轮齿表面连续波状粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术求得齿轮瞬态微观热弹流润滑的完全数值解。结果表明,连续波状粗糙度会造成齿轮瞬态弹流润滑的油膜压力和温升产生振荡,并使最小膜厚变薄,最高压力变大,最大温升增大。轮齿间振荡的高压和高温会造成齿轮振动疲劳破坏,所以连续的波状粗糙度对齿轮的润滑是不利的。     

少齿数非对称齿轮热弹流润滑特性建模分析

少齿数非对称齿轮以其小体积、大传动比和高承载能力等优势,在各领域得到越来越广泛的应用。而良好润滑条件下,参数变化对少齿数非对称齿轮的热弹流润滑性能具有重要影响,同时对齿轮的传递效率和寿命具有重要影响。基于赫兹接触理论和热弹流润滑理论,建立少齿数非对称齿轮热弹流润滑数学模型。通过有限差分法对方程组进行差分离散,利用Newton-Raphson方法对Reynolds方程进行完全数值求解,获得油膜压力和油膜厚度的分布情况。通过超松弛迭代计算方法求解热弹流润滑方程组,得到少齿数非对称齿轮副啮合线上5个特殊点的热弹流润滑特性,分析压力角、变位系数、载荷和转速与油膜厚度、压力和温度之间的变化规律。结果可知:温度最大值出现在啮入点,节点处的油膜温度接近稳态润滑油的温度,油膜温度和油膜压力的变化趋势一致。     

变位齿轮齿条传动的热弹流润滑分析

建立了齿轮齿条传动的热弹流润滑模型,考虑齿轮热效应和正负变位齿轮沿啮合线在不同啮合点的综合曲率半径变化、卷吸速度的变化和单双齿啮合引起的载荷变化,分析齿轮齿条传动机构在不同瞬时、载荷随时间变化的非稳态弹流润滑数值解。讨论了变位系数对齿轮齿条弹流润滑油膜压力和膜厚的影响并分析了正变位和负变位对中心膜厚和最小膜厚的影响规律。结果表明,正变位可以降低油膜压力,增加膜厚,改善齿轮齿条机构的润滑状态;负变位使油膜压力升高,膜厚变薄。因此,设计齿轮齿条传动机构时,在符合要求的前提下,应尽量选择正变位齿轮,避免选择负变位齿轮。     

双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响研究

针对双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性影响的问题,根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点及弹流润滑理论,推导出了双渐开线齿轮接触线长度及当量曲率半径计算公式。建立了双渐开线齿轮弹流润滑模型,研究了双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响;通过数值计算,得出了最小油膜厚度及摩擦系数在啮合周期内的分布情况。研究结果表明:采用该模型得出的最小油膜厚度与已有算例及经验公式得出的数值结果偏差较小;与双渐开线齿轮齿腰高度系数相比,齿腰切向变位系数对最小油膜厚度的影响较小,最小油膜厚度随高度系数的增大而减小;摩擦系数随齿腰高度系数的增大而增大,随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析

应用多重网格技术,不考虑轮齿表面粗糙度的影响,假设润滑剂为牛顿流体,考虑齿轮重合度对轮齿载荷的影响,根据实际轮齿载荷谱简化的轮齿载荷函数,求得了渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。结果表明,考虑油膜温升后,温度对轮齿啮入和啮出点的油膜厚度有显著影响。齿轮啮合过程中的最大油膜压力、最高油膜温升和轮齿间摩擦因数最大值都发生在啮合节点附近。在传动比大于1时,齿轮啮合过程中的最小油膜厚度通常在轮齿的初始啮入点。两轮齿间的油膜温升和摩擦因数受滑滚比、卷吸速度和载荷的影响。     

不同工况条件对直齿轮副弹流润滑特性的影响研究

根据弹流润滑理论与渐开线直齿轮齿廓啮合特点,建立非牛顿流体直齿轮副弹流润滑模型,采用数值方法求解不同工况条件对油膜压力、油膜厚度分布及啮合周期内摩擦因数的影响。研究表明,转速、输入转矩及润滑油粘度产生变化,均会影响油膜压力及膜厚分布,最终导致啮合周期内摩擦因数发生变化,且摩擦因数在靠近节点处达到最小值。     

塑料与钢制齿轮啮合的弹流润滑研究

在油润滑条件下，对改性聚醚醚酮塑料齿轮与钢制齿轮啮合时的弹流润滑机理进行了数值模拟研究，并将计算结果与钢制齿轮副的接触点压力、润滑膜厚等进行了对比。结果表明，塑料与钢制齿轮的啮合点处存在弹流润滑油膜，且油膜要比钢制齿轮间的啮合油膜要厚；塑料对钢齿轮啮合点处的最大和中心油膜压力都比钢对钢齿轮的啮合压力明显降低。     

基于弹流摩擦副刚度的直齿轮修形研究

首次在直齿轮修形时考虑了弹流润滑的影响,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学―动力学耦合模型,运用数值方法求得齿面弹流摩擦副刚度;采用ISO齿轮啮合刚度定义分别计算出齿轮的啮合刚度和齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于两种不同的齿轮啮合刚度计算最大修形量,进行齿轮修形;通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副啮合刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对3种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较,并将基于弹流摩擦副啮合刚度计算的最大修形量和一些工程实际修形齿轮的修形量进行了对比。结果表明,计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果优于ISO方法的修形效果,齿轮动力学性能和传动性能改善明显,并且修形量的理论计算值也更贴近于工程齿轮的实际修形量。     

直齿轮传动非牛顿流体瞬态弹流润滑研究

综合考虑润滑流体的非牛顿特性以及齿轮传动的瞬态效应，采用Bair-Winer粘塑模型推导了非牛顿流体雷诺方程，建立了非牛顿流体瞬态弹流润滑模型；进行直齿轮传动非牛顿流体弹流润滑数值分析，获得了齿轮传动沿啮合线的油膜压力、油膜形状以及摩擦因数的分布。结果表明：在非牛顿流体工况下，油膜厚度、油膜压力以及轮齿表面摩擦因数均有所降低,因此在齿轮弹流润滑研究中应考虑流体的非牛顿特性的影响。     

渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑分析

考虑了瞬态效应、轮齿表面油膜温度场和轮齿表面纵向粗糙度等因素,对渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题进行研究。载荷由双齿或单齿承担,根据实际载荷谱简化的轮齿载荷曲线,利用压力求解的多重网格法和弹性变形求解的多重网格积分法以及温度求解的逐列扫描技术,得到渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑问题的完全数值解,讨论了轮齿间油膜的厚度、压力、温度沿啮合线的变化规律。数值计算结果表明,齿轮表面纵向粗糙度对轮齿间油膜的压力、膜厚、温升都有较大影响。考虑轮齿表面粗糙度后,油膜压力和温升明显增大,并随压力的增加而影响越来越显著,粗糙峰使油膜压力分布和温度分布产生振荡,轮齿表面的粗糙峰对摩擦因数影响较小,摩擦因数和最高温升在节点两侧最大。     

齿轮传动的瞬态弹性流体动力润滑

本文考虑了流体可压缩性，衙合度对轮齿荷的影响以及变曲率，变速度的瞬态效应，给出了齿轮传动瞬态弹流润滑方程及其求解方法，在引入齿轮传动的实际工况参数后进行完全数值解，得到了两齿轮在啮合线任意上的油膜压力分布和油膜形状以及最小油膜厚度沿啮合线的变化曲线。     

基于弹流润滑理论的斜齿圆柱齿轮油膜厚度参数影响研究

基于弹性流体动力润滑理论,建立了斜齿轮传动润滑最小油膜厚度计算公式,并利用Matlab程序绘图功能绘制出最小油膜厚度沿啮合线的变化曲线,计算分析了传动比、模数、压力角、螺旋角、重合度、齿宽系数等斜齿轮传动参数对齿轮副节点处润滑油膜厚度的影响,从而揭示了斜齿轮传动参数与齿轮副润滑性能之间的关系,为弹流润滑条件下斜齿轮传动的设计提供了一定的理论依据。     

齿轮传动热弹性流体动力润滑

本文考虑润滑流体的可压缩性和齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响，对渐开线直齿轮传动进行热弹液完全数值解；计算分析了传化比、模数以及中心距等齿轮润滑性能的影响，获得了齿轮传动沿啮合的中心油膜厚度、中心压力、温度以及轮齿表面摩擦系数等分布规律。     

内啮合齿轮传动的弹流润滑

基于弹性流体动力润滑理论,建立了内啮合齿轮传动的弹流润滑模型。针对行星齿轮变速传动的两种工况,求出内齿轮和行星齿轮内啮合时各个啮合点的最小油膜厚度,绘出沿啮合线的弹流油膜厚度分布图。经过对膜厚图的分析得知,在行星轮和内齿轮啮合的节点靠近行星轮齿根处是油膜厚度的最薄弱处,且变速传动时,低速传动的内啮合工况润滑状态较差;经计算对比得出提高润滑油的粘度,可以增大润滑油膜的厚度;增大压力角提高油膜厚度的效果明显。提高齿轮啮合的油膜厚度对改善齿轮的润滑状态,降低齿轮的生产成本,具有实际使用价值。     

齿轮动力学与弹性流体动力润滑耦合研究

为探究齿轮的动力学特性与弹流润滑耦合效应,综合考虑齿轮啮合刚度的时变效应和表面粗糙度对齿轮动力学行为的影响,基于动力学理论,建立了6自由度摩擦动力学模型。采用解耦方法求解该模型,将求解获得的轮齿动态啮合力和表面波动速度用于弹流润滑分析中。通过实例研究了动、静两种载荷模型下齿轮的弹流润滑特性。研究表明,与平稳载荷相比,基于动载荷模型的齿轮弹流润滑研究更能准确反映齿轮的瞬态润滑特性,在啮合刚度的激励下,润滑时油膜压力和油膜厚度均表现出一定的振荡效应。啮入点、单齿啮入点以及单齿啮出点存在较大的冲击,是齿轮弹流润滑的危险点。     

齿轮传动系统的动态-瞬态弹性流体动力润滑

本文给出了考虑齿轮传动系统振动影响的瞬态弹性流体动力润滑方程组及其求解方法。在瞬态弹流润滑理论的研究中综合考虑了变载荷、变曲率和变速度的瞬态效应,并被用于渐开线直齿轮的润滑问题。其中,变载荷是考虑到实际齿轮传动中所存在的系统振动所引起的动载荷,该动载荷由一个8质量、16自由度的振动方程求解而得。沿啮合点的动态-瞬态弹流润滑被作为一个时间过程作了完全数值求解。文中给出了一个算例,求得了沿啮合线上啮合时的二次压力峰及油膜厚度的变化曲线,并给出了七个特殊啮合点上的压力分布及油膜形状。     

齿轮传动瞬态弹流润滑的计算分析

本文在考虑流体可压缩性的情况下，综合考虑了重合度对轮齿载荷的影响以及变曲率，变速度的瞬态效应，经出了传动瞬态流润滑方程及其求解方法，在经入齿轮传动的实际工况参数后，进行了完全数值解，得到了两齿轮在啮合线任意点处的油膜压力分布和油膜形状以及最小油膜厚度沿啮合线的变化曲线。     

塑料斜齿轮黏弹性数值模拟研究

以聚甲醛塑料材料为例,选择了广义Kelvin模型作为塑料齿轮研究的黏弹性模型,分析得出钢制齿轮与塑料齿轮啮合的黏弹性变形方程,无量纲化弹流润滑方程并离散化建立非线性方程组,推演该方程组的雅克比矩阵并利用Newton-Raphson迭代方法求解该方程组后得到油膜形状及压力分布。在黏弹性基础上分析油膜形状和油膜厚度,考虑速度和载荷对压力分布及油膜分布的影响。结果表明:塑料齿轮相对较软,在啮合过程中在接触区内与金属斜齿轮啮合在润滑状态下的油膜形状也相对缓和;考虑塑料齿轮的黏弹特性,油膜在主要承载区域油膜厚度增加;当速度增加时,油膜厚度变厚,压力峰值向入口移动;当载荷增加时,油膜厚度变薄,压力峰值向出口移动。