高速重载圆柱齿轮弹流润滑数值分析

为研究高速重载下齿轮的性能,采用复合直接迭代法,对航空发动机传动系统中高速、重载圆柱齿轮润滑状态进行仿真分析,研究不同功率、不同转速、不同滑油入口温度对齿轮啮合区压力、油膜厚度、油膜温度的影响.数值计算结果表明:随着齿轮传递功率的增加或是转速的降低,啮合区压力增加,油膜温度有所上升;当齿轮保持较高转速时,功率对油膜厚度...     

直齿面齿轮啮合效率计算研究

基于直齿面齿轮啮合仿真和弹性流体动力润滑理论,提出了直齿面齿轮啮合效率的计算方法,揭示了输入扭矩、转速等对啮合效率的影响。运用轮齿接触分析和轮齿承载接触分析技术,对直齿面齿轮承载啮合过程进行数值仿真;运用非牛顿热弹流理论,建立滑动摩擦因数的计算模型,从而建立直齿面齿轮啮合效率的计算模型。计算结果表明,滑动摩擦因数是影响齿轮啮合效率的重要因素,齿面不同位置的滑动摩擦因数也不相同,滑动摩擦因数受到输入转速、输入扭矩的影响。     

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。     

谐波齿轮传动轮齿润滑研究

本文通过研究谐波齿轮传动柔轮和刚轮在啮合过程中的啮合状态、齿面速度和齿间载荷分布规律,分析计算了轮齿间油膜厚度和润滑状态。结果表明,对于动力传递用谐波齿轮传动减速器,其齿轮能形成正确渐开线啮合的范围很小,在啮合过程的大部分时间内是处于尖点啮合状态。在正确啮合区内有可能形成弹流油膜,但膜厚比一般小于3;在尖点啮合区内则几乎不存在流体润滑或弹流润滑效应。因此,谐波齿轮传动中轮齿的润滑状态主要为边界润滑或混合润滑。台架试验如铁谱分析结果也表明,轮齿润滑确实为边界润滑或混合润滑。     

高速直齿轮本体温度场的仿真与试验研究

综合运用齿轮啮合学、摩擦学和传热学知识,精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿啮合面、端面的对流换热系数。利用ANSYS软件建立了直齿轮单个轮齿的有限元模型,获得了轮齿的本体温度场,分析了扭矩、转速以及润滑油输入温度等关键参数对轮齿本体温度场的影响。研究结果表明:轮齿最高温度区域分布在轮齿啮合接触面的中心部位,轮齿啮合面温度沿齿宽方向近似呈抛物线分布;轮齿的最高温度随扭矩、转速和润滑油输入温度的增加而增加;仿真值和试验值基本吻合,证明仿真分析方法可用于齿轮本体温度场的研究。     

应用弹流理论膜厚计算图计算齿轮最小油膜厚度

齿轮是目前广泛应用着的一种传动零件,它的润滑状况不仅影响着齿轮啮合效率,也影响齿轮表面耐久性,因此齿轮在啮合处的油膜厚度也是齿轮传动设计中的评价指标之一。提高齿轮在轮齿表面的最小油膜层厚度、提供较为简便的计算啮合处的油膜层厚度的方法是齿轮设计中的新内容。     

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。     

基于统计模型的修形齿轮点接触混合润滑分析

基于平均Reynolds方程和Zhao-Maietta-Chang（ZMC）弹塑性接触模型，提出鼓形修形齿轮点接触混合润滑的计算方法。采用渐进网格加密法计算润滑特性参数，对比稳态点接触混合润滑模型的仿真结果，验证提出模型的正确性。分析齿轮传动啮入点、节点和啮出点的润滑特性，研究齿轮几何参数、工况参数对鼓形修形齿面润滑特性的影响规律。结果表明：油膜压力、微凸体接触压力和总压力在啮入点处最大，啮出点处最小；名义油膜厚度在啮出点处最大，啮入点处最小；随着模数、压力角和转速的增加，油膜压力、微凸体接触压力与总压力降低，油膜厚度增加；随着功率和鼓形修形量的增大，油膜压力、微凸体接触压力和总压力增大，油膜厚度降低。因此，增大模数、压力角、转速和减小功率、鼓形修形量可改善粗糙齿面润滑状态。     

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。     

行星齿轮变速传动的弹流润滑研究

基于弹性流体动力润滑理论,针对行星齿轮变速器内齿轮主动和太阳轮主动的2种工况,分别求出行星齿轮与太阳轮啮合以及与内齿轮啮合时,沿啮合线在啮合点的最小油膜厚度。结果表明:齿轮在节点啮合的润滑情况可以体现齿轮的润滑状况;太阳轮主动的工况,行星轮与内齿轮啮合的润滑条件最差;提高润滑油的黏度可以增加齿轮润滑油膜厚度;增加齿轮压力角的方法提高齿轮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。     

变卷吸速度过程对直齿圆柱齿轮热混合润滑的影响

以渐开线齿轮为研究对象,建立考虑时变效应的齿轮混合润滑模型,计算得到卷吸速度随时间变化的直齿圆柱齿轮的混合润滑数值解,并分析以不同加速度起动和制动过程对齿轮润滑油膜形状和压力的变化。结果表明:起动过程开始时,由于速度较低,整个齿轮润滑系统处于混合润滑状态,随着速度的不断增加,边界润滑效应逐渐消失,接触区也由边界润滑区进入弹流润滑区,并且加速度值越大,边界润滑就会提前结束,进入全膜润滑状态;由于速度在很短时间内变化,必须考虑时变效应,变速过程及变速过程结束后的一段时间都存在时变效应;起动和制动过程的油膜压力和膜厚变化是不可逆的。     

齿轮压力角对润滑油膜厚度的影响

运用弹流润滑理论,分析了轮齿压力角对润滑油膜厚度的影响。结果表明,轮齿压力角的增大,节点最小油膜厚度、接触区内的平均油膜厚度和中心油膜厚度显著增大,对改善齿面润滑极为有利,为非标准重载齿轮的设计提供了理论依据。     

变位斜齿轮的热弹流润滑数值分析

运用斜齿轮有限长线接触数学模型,对渐开线变位斜齿轮进行热弹流润滑数值分析;分析正变位、负变位、等变位3种变位系数下斜齿轮的热弹流润滑状态,计算不同变位系数下斜齿轮的油膜压力、膜厚及温升,并与标准斜齿轮传动计算结果进行比较。结果表明:热弹流润滑条件下,斜齿轮的变位对油膜压力影响不大,对膜厚有较大的影响;变位斜齿轮正传动时,随变位系数的增大,压力减小,膜厚增大;沿最长接触线时,与标准斜齿轮的传动相比,变位斜齿轮正变位系数下压力最小、膜厚最大、温度最低,因此,选择正变位系数更有利于斜齿轮的润滑。     

谐波齿轮传动齿面润滑状态分析及减少齿面磨损的措施

将谐波齿轮传动的润滑计算方法应用到谐波齿轮齿面润滑状态中,给出不同运动粘度下的最小油膜厚度及膜厚比曲线,提出改善润滑减少齿面磨损的措施。     

汽车差速器锥齿轮差速工况下的润滑特性研究

为了研究差速器锥齿轮摩擦和磨损机制,基于弹性流体动力润滑理论,建立直齿锥齿轮无限长时变弹性流体动力润滑模型,研究行星齿轮分别与左右半轴齿轮啮合时的润滑状况,计算差速工况行星齿轮时变效应下的油膜压力和油膜厚度;研究差速工况下左右半轴齿轮的润滑状况,分别比较左右半轴齿轮同行星齿轮啮合时的润滑特性;研究曲线行驶路段复杂变工况下行星齿轮的润滑状况。结果表明:差速工况下行星齿轮啮合周期内的膜厚变小,且行星齿轮与半轴齿轮的相对滑动加剧;行星齿轮同左右半轴齿轮啮合时的润滑特性不同,左转弯工况时,左半轴齿轮同行星齿轮啮合时的最大压力较大,右半轴齿轮同行星齿轮啮合时的最小油膜厚度较大;曲线行驶变工况下行星齿轮润滑特性也不同,左转弯工况向右转弯工况过渡时的压力减小,膜厚增大。     

Analysis on Isothermal Elastohydrodynamic Lubrication of Orthogonal Face Gear

Face-gear drives have been applied in aviation transmissions, in particular, helicopter transmissions, and the lubrication characteristics are an important indicator for estimating the load-carrying capacity of face-gear teeth. In order to analyze the lubrication performance of the face gear under load, equations for the contact path of the face gear loaded tooth contact analysis (LTCA) were established on the basis of the load equivalent error of alignment (LEEA) and the load distribution among the teeth was calculated. Then a method for calculating the contact area and tooth surface velocity of face-gear drives was studied. Face-gear isothermal elastohydrodynamic lubrication (EHL) dimensionless equations are presented. A multigrid algorithm was used to complete the solution of the minimum film thickness and film pressure of face-gear drives. The lubricant film thickness and film pressure variation in the mesh cycle are expressed using example calculations that provide a theoretical basis for face-gear lubrication design.     

弹流润滑条件下齿轮传动润滑油膜厚度影响参数研究

基于弹性流体动力润滑理论,利用Dowson-Higginson公式推导出渐开线直齿轮基本参数与最小油膜厚度计算关系式,并通过MATLAB软件编程绘制出相应的关系曲线图,分析了传动比、模数、重合度、齿宽系数等齿轮传动参数对齿轮副润滑油膜厚度的影响,从而揭示了齿轮传动参数与齿轮副润滑性能之间的关系,为弹流润滑条件下齿轮传动的设计提供了理论依据.     

Enhanced friction model for high-speed right-angle gear dynamics

The modeling of elastohydrodynamic lubrication friction and the analysis of its dynamic effect on right-angle gears, such as hypoid and spiral bevel types are performed in the present study. Unlike the classically applied empirical constant coefficient of friction at the contacting tooth surfaces, the enhanced physics-based gear mesh friction model is both spatial and time-varying. The underlying formulation assumes mixed elastohydrodynamic lubrication (EHL) condition in which the division and load distribution between the full film and asperity contact zones are determined by the film thickness ratio and load sharing coefficient. In the proposed time-varying friction model, the calculation of friction coefficient is performed at each contact grid inside the instantaneous contact area that is being subjected to mineral oil lubrication. The effective friction coefficient and directional parameters synthesized from the net frictional and normal contact forces are then incorporated into a nonlinear time-varying right-angle gear dynamic model. Using this model, the effect of friction on the gear dynamic response due to the transmission error and mesh excitations is analyzed. Also, parametric studies are performed by varying torque, surface roughness and lubrication properties to understand the salient role of tooth sliding friction in gear dynamics. The simulation results are included. But experimental verification is needed.     

齿轮瞬态弹流润滑的多重网格数值分析

利用多重网格技术，考虑了轮齿上的载荷、啮合点的卷吸速度与综合曲率半径随啮合线的变化，求得了齿轮传动瞬态弹流润滑的完全数值解。揭示出最小膜厚、最大压力沿啮合线的变化，讨论了齿轮传动比对压力与膜厚的影响．给出了几个导致润滑失效的危险啮合点的压力与膜厚分布。     

不同粗糙纹理对齿轮齿条热弹流润滑的影响

将齿轮齿条的传动模型简化为圆柱与无限大平面之间的运动,建立考虑齿轮和齿条齿面粗糙纹理影响的齿轮齿条传动的热弹流润滑模型。采用牛顿流体,压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法,计算得到不同粗糙纹理下的压力与膜厚,并与光滑表面进行比较,同时比较考虑热效应与等温情况下的压力与膜厚。计算结果表明:受粗糙纹理的影响,齿轮齿条传动机构的压力、膜厚和温升出现波动,最小膜厚变薄;矩形和三角形粗糙纹理表面粗糙峰和粗糙谷内都会形成局部的弹流现象,产生局部压力峰;考虑热效应时粗糙纹理表面的温升呈现波动,而压力和膜厚的波动幅度更大,考虑热效应的齿轮齿条传动机构的弹流润滑分析更符合工程实际。