核电循环泵行星齿轮热弹流润滑研究

核电齿轮箱的良好润滑性能是核电循环泵可靠运行的重要保障,充分考虑齿面形貌和齿廓修形等因素对内/外啮合齿轮副的影响是准确评估其润滑特性的前提。建立典型工况下核电循环泵行星传动系统斜齿轮热弹流润滑模型,首先将斜齿轮副的啮合状态几何等效为圆锥滚子的接触问题,然后考虑斜齿轮接触变形和齿廓偏差,计算得到内/外啮合齿轮副接触区域不同位置的油膜厚度、承载压力、摩擦应力和闪温等参数。考虑齿面磨合作用,采用移动平均滤波方法对未经磨合的初始形貌进行光滑处理,分析了齿面形貌对润滑行为的影响,最后采取齿廓修形改善润滑特性。结果表明：粗糙度和齿廓修形均会对润滑特性产生明显的影响,齿面粗糙形貌会造成油膜厚度减小,进而影响其润滑特性,弱化润滑油膜的承载能力;通过齿廓修形可以改善齿轮啮合边界处的几何过渡,降低该区域的应力集中和表面温度,从而明显改善啮合线终端的润滑状态。     

优化齿廓修形曲线对润滑性能的影响

本文通过对齿廓抛物线的修形，来优化标准渐开线直齿轮的润滑性能。通过对齿面的接触分析，将齿轮啮合原理和弹性流体力润滑理论有机地结合，计算了修形齿轮的润滑性能，并以一个啮合周期的平均润生能为目标化修形长度，齿顶顶形量和抛物线修形曲线；编制了Ｃ语言程序，分析了数值计算结果，得到了一些有益的结论。     

摆线针轮齿廓修形参数对摩擦润滑接触特性的影响

为研究脂润滑下摆线针轮传动润滑特性，基于Ostwald本构方程建立摆线针轮线接触脂润滑数值模型，研究负移距修形、正等距修形、正等距+正移距修形和负等距+负移距修形4种摆线轮修形方式对啮合过程中摩擦润滑接触特性的影响规律；利用啮合过程中最小油膜厚度、摩擦因数、摩擦损失功率及一个啮合周期内总的摩擦损失功率评价了摩擦润滑状态。结果表明：相同加工精度下，正等距+正移距组合修形方式下啮合过程中最小油膜厚度最大，摩擦因数、摩擦损失功率以及总的摩擦损失功率最小；等距+正移距组合修形方式的摩擦润滑接触状态最优，而负等距+负移距修形的摩擦润滑接触状态最差，正等距单修形方式的摩擦润滑接触状态优于负移距单修形方式；不同修形方式下，随着修形量的增加，整个过程总的摩擦损失功率增加，摩擦润滑状态变差；随着转速增加，修形齿廓啮合过程中最小油膜厚度增大、摩擦因数减小、摩擦损失功率增大及总的摩擦损失功率线性增加。     

变位非对称聚合物行星齿轮的瞬态热弹流润滑

为探究非对称齿廓的内啮合齿轮在变位情况下的热弹流润滑特性,用多重网格法对采用变位设计的非对称聚合物齿轮进行了瞬态热弹流润滑分析,比较了不同传动类型的变位齿轮的弹流润滑特性,分析了不同变位系数分配形式以及齿廓修形对非对称聚合物齿轮在内啮合情况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,非对称齿轮能改善变位齿轮的润滑性能,正传动的变位类型的齿轮润滑性能最优,内齿轮采用较大的变位系数对热弹流润滑更为有利,合理的修形能够改善非对称变位齿轮的润滑性能。     

ZC2型蜗杆传动的弹流润滑研究

本文用有限元法对ZC2型蜗杆传动进行了全膜等温弹性流体动力润滑分析,绘制出了一部分不同啮合位置时接触线上的压力和油膜厚度分布图,计算结果表明:在啮合区啮入端(包括旋入端和旋出端)上接触线的润滑条件较好,在啮合区啮出端的接触线上的压力分布呈“乌鞍形”,旋出端的润滑条件比旋入端好,而在啮出端的润滑条件最差。本文还在开式加载试验台上,用电阻法对ZC2型蜗杆传动进行了弹流膜厚变化规律的定性测试,得到不问转速,不同扭矩下膜厚的变化曲线(用电流变化的曲线来显示),试验结果所显示的变化规律与理论计算分析基本吻合,为进一步改善其润滑条件而采取的措施(如可控修形)提供了理论和试验的依据。     

轴线倾斜对推力锥润滑特性的影响及修形参数优化研究

推力锥可抵消斜齿轮啮合所产生的轴向力，简化齿轮箱结构并提高其传动效率，但由于制造和装配等导致的推力锥转子轴线倾斜，严重恶化了推力锥的润滑性能。为探究转子轴线倾斜对推力锥润滑性能的影响以及改善推力锥润滑性能的方法，建立考虑轴线倾斜和锥面局部修形的推力锥点接触热弹流润滑分析模型，研究典型工况条件下轴线倾斜和修形参数对其润滑性能的影响。结果表明：随着转子轴线斜率的增大最小油膜厚度显著降低，锥面两端修圆后最小油膜厚度显著增加，在轴线倾斜较为严重的条件下，锥面修形后的最小油膜厚度增加了150%。通过修形参数的优化分析发现，典型工况条件下推力锥修形宽度占比宜取0.2~0.35，修形深度宜取2~8 μm。研究结果对推力锥的设计和优化具有一定的工程借鉴价值。     

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。     

新型内啮合S型齿轮啮合效率计算与分析

为了准确计算新型内啮合S型齿轮的啮合效率,引入了考虑轮齿表面滑差、润滑油状况及时变载荷等因素的弹流润滑时变摩擦模型;分析啮合齿面润滑机制,通过轮齿接触分析（Tooth Contact Analysis,TCA）及轮齿承载接触分析,计算了啮合齿面滑动摩擦因数及摩擦损失功率;在此基础上,获得内啮合S型齿轮啮合周期内的瞬时啮合效率和平均啮合效率,并给出了计算实例。研究结果表明,在相同设计参数下,新型内啮合S型齿轮较渐开线齿轮有更高的啮合效率;经螺旋线修形后,新型内啮合S型齿轮的啮合效率有所提高且随修形量的增大而增大。     

中心轮齿形的修形原理和方法

本文给出共轭齿廓修形曲线方程式；在分析五种修形量修形特征的基础上，创立了以改善啮合条件，提高承载能力和啮合效率为目标的两种中心轮齿形修形法。研究成果完善、丰富了摆动活齿传动的齿形理论，且对生产实际有指导意义。     

摆线轮齿廓修形量的总效率优化设计

为改善摆线液压件的工作性能,根据摆线副的啮合原理及其实际工况确定了以总效率为优化设计的目标函数,以等距修形量和移距修形量为设计变量,并利用MATLAB优化工具箱,以BZZ系列全液压转向器的摆线啮合副参数为例,搜寻得到摆线轮齿廓修形值。优化的结果表明：正等距加负移距齿廓修形不但能最大程度逼近共轭齿廓,增加啮合区间;同时能使液压摆线副效率最大。为摆线针轮啮合副齿廓修形设计和制造提供了理论基础。     

齿轮几何参数对齿轮传动弹流润滑性能的影响

本文采用热弹性流体动力润滑理论对渐开线直齿轮传动进行热弹流数值分析;计算分析了在给定传动比和中心距条件下,齿轮模数、齿数以及变位系数等几何参数对齿轮润滑性能的影响,获得了齿轮传动沿啮合线的中心油膜厚度、压力、温度以及轮齿表面摩擦系数等分布规律。     

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。     

基于瞬态弹流润滑的齿轮表层应力分析

考虑齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响以及变曲率,变速度的瞬态效应,对渐开线直齿轮会计劝进行弹流完全数值解,获得了啮合浅与不同点处表层应力的分布规律。     

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。     

Application of Transient Elastohydrodynamic Lubrication Analysis for Gear Transmissions

Transient elastohydrodynamic lubrication theory which deals with the lubrication of gear transmission is presented. A numerical procedure was developed to solve the governing equations for the transient EHL with variable load, curvature, and rolling velocity along the line of action. The compressibility of the fluid is taken into consideration. Results are presented for the pressure distribution and the film thickness successively along the line of action as a function of time. A parametric study was conducted to investigate the effects of geometry factors on the lubrication behavior of a gear transmission. Parameters of interest are gear ratio, central distance, gear tooth module, and profile shift of gear tooth. The results of extensive simulations for gear tooth lubrication show that the equivalent curvature radius of gear teeth plays an important role on the EHL film formation.     

Behavior of lubricant fluid film in gears under dynamic conditions

This paper presents a new method for modeling the fluid film lubrication in gears, considering the actual meshing conditions and gear dynamics. The model takes into account both the elastohydrodynamic lubrication (EHL) and the dynamic load between the mating tooth pair. The EHL film is described as a fully flooded elliptical contact.The present approach is validated by means of comparison with other methods found in the literature, in which dynamic effects were neglected. The effect of the gear dynamics on the fluid film is investigated. It is shown that pressure and film thickness are strongly modified by the dynamics of the gear pair.The dependence of the dynamic gear lubrication on dimensionless parameters is investigated: a new dimensionless inertia parameter is added to the standard Moes' parameters. These parameters are useful to describe the lubrication conditions in gear pairs.     

渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑模型的建立

渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题已经基本成熟，而对同样是线接触的渐开线斜齿圆柱齿轮的弹流润滑求解却研究甚少并颇有争议。分析了斜齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点，建立了研究渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑的物理模型和数学模型．通过数学推导，得到了膜厚方程，通过多重网格法即可获得渐开线斜齿圆柱齿轮在某一瞬时的弹流润滑数值解。     

Meshing Efficiency Analysis of Modified Cycloidal Gear Used in the RV Reducer

Cycloidal gears play an important role in the performance of rotate vector (RV) reducers. In this article, numerical analysis of mixed elastohydrodynamic lubrication (EHL) is applied to establish a meshing efficiency model for a modified cycloidal gear. A theoretical efficiency formula is derived and the effects of modification amount and short-amplitude coefficient on efficiency parameters are analyzed, including contact load, relative speed, oil film pressure and thickness, and friction coefficient. The simulation results show that the meshing efficiency is almost unchanged when the modification amount changes, whereas it increases with an increase in the short-amplitude coefficient. Efficiency experiments for an RV reducer with different cycloidal gears are carried out to verify the simulation results. The meshing efficiency analysis in this article contributes to the optimal design of cycloidal gears used in RV reducers.