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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

考虑黏压效应的风电齿轮热弹流分析

在线接触热弹流润滑的基础上,考虑黏压效应,对风电行星轮系齿轮副进行热弹流润滑数值分析,并采用热弹流润滑数值方法和ISO/TS 6336-22计算了齿轮副的最小油膜厚度、安全系数和闪温温度,并比较各主要啮合点的压力和油膜厚度分布。结果表明：与使用ISO/TS 6336-22计算的结果对比,采用热弹流润滑理论计算的油膜更厚,但安全系数更小;在风电齿轮副热弹流润滑分析时应考虑压力对黏度的影响;风电主齿轮箱齿面因啮合产生油膜厚度随温度增加会迅速降低,最小油膜厚度会随载荷增加迅速减小,因此风电齿轮箱要保证足够的润滑,并尽量避免在高于额定载荷下长时间持续运行     

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。     

齿轮传动系统动载荷非稳态弹流润滑研究

综合考虑实际齿轮传动中系统振动引起的动载荷，卷吸速度和曲率半径随时间和坐标的变化等非稳态效应，沿整个啮合线进行了直齿轮传动弹流润滑完全数值计算与分析，指出了研究齿轮传动弹流润滑时应考虑动载荷的影响。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

渐开线直齿圆柱齿轮传动瞬态弹流润滑研究

本文综合考虑润滑本的可压缩性,齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响以及滑动速度,曲率半径随时间和座标变化的瞬态效应,对渐开线直齿圆柱齿轮传动进行瞬态弹流安全数值分析;计算了分析传动比,模数以及中心距等齿轮几何参数对齿轮润滑性能的影响,得出了齿轮传动滑啮合线的油膜压力,油膜开头以及摩擦系数的变化规律。