高速齿轮喷油润滑模拟研究

建立某高速齿轮啮合对喷油润滑模型,并通过实验验证模型的正确性。对高速齿轮啮合喷油润滑进行仿真分析,研究喷油系统参数如喷油角度、喷油点和喷油流量对喷油润滑效果的影响。结果表明:在一定范围内,增大偏向小齿轮的喷油角度,有助于润滑油喷入大齿轮齿槽中,并随着齿轮的转动进入啮合区,改善齿轮的润滑效果;采用啮出侧喷油时润滑油会被啮出点的高速气流吹散,无法进入齿轮啮合区,因此高速齿轮宜采用啮入侧喷油;增大喷油流量能够增强润滑油抵御齿轮边缘高速气流影响的能力,改善润滑油在啮合区中的"偏侧"现象;增大喷油流量也能提升齿面油液体积分数,改善齿轮润滑状况。     

高速人字齿轮副喷油润滑分析

喷油润滑的设计直接影响齿面润滑油膜分布,而齿面润滑油膜沉积铺展分析是喷油润滑设计的重要内容。本文基于计算流体动力学方法建立了人字齿轮的喷油润滑分析模型,计算了在不同啮合角度下特征齿面的油膜沉积铺展情况。结果表明:特征齿面上位于喷油口下方的区域润滑油的体积比较高,油膜厚度也较大;润滑油喷到特征齿面的油路受到周围轮齿的干涉后齿面润滑油的体积比出现明显下降;不同啮合角度下铺展形成齿面润滑油膜的分布和面积存在一定差异;啮合轮齿处于1.5°啮合角度时,啮入侧两个喷油口才会同时喷射润滑油到同一齿面,此时润滑油膜的面积较大。     

啮入/啮出侧喷油对船舶斜齿轮稳态温度场的影响

船用齿轮箱是船舶上广泛应用的机械,研究其齿轮温度场对避免齿轮胶合失效具有较大意义。对船舶斜齿轮喷油过程进行了深入分析,在啮合齿面摩擦发热温升计算的基础上,建立斜齿轮喷油过程的计算流体动力学(CFD)模型,分别对啮入侧喷油、啮出侧喷油以及啮入侧和啮出侧同时喷油3种喷油方式的冷却效果进行了分析计算,得到不同喷油方式下润滑射流、空气以及气液混合流对啮合齿面的换热系数,并分析比较了不同换热系数下的齿面稳态温度场。结果表明,对于船舶斜齿轮喷油过程,选择啮入侧和啮出侧同时喷油的喷油方式,其冷却效果较好;对于啮入侧和啮出侧油速选择,应根据齿轮结构、工况等条件进行计算,算例计算结果为选择啮入侧油速15 m/s、啮出侧油速45 m/s便可达到较好的冷却效果。     

考虑对流换热系数的非对称斜齿轮喷油润滑分析研究

针对非对称斜齿轮喷油润滑啮入侧喷油和啮出侧喷油两种喷油方式,运用计算流体动力学方法进行了研究。基于有限元方法得到了喷油润滑仿真模型的热边界条件;在CFX流体仿真软件中对非对称斜齿轮喷油润滑进行仿真计算,得到了喷油参数在不同喷油方法下对齿面对流换热系数的影响规律。啮入侧喷油润滑方法下,润滑油黏度增大,齿面平均对流换热系数将随着减小,但减小的趋势变缓;啮出侧喷油润滑方法下,随着润滑油黏度的增大,齿面平均对流换热系数逐渐减小,但减小的程度越来越缓慢,说明齿面平均对流换热系数受到润滑油黏度的影响越来越小。啮入侧喷油方法和啮出侧喷油方法下的齿面对流换热系数均随着喷油速度的增大而增大,线性变化明显。说明喷油速度对齿面平均对流换热系数的影响较明显。啮入侧喷油润滑方法和啮出侧喷油润滑方法在相同润滑油黏度和相同喷油速度条件下,啮入侧喷油方法时的齿面对流换热系数较大。     

复杂齿轮箱喷射润滑及喷嘴位置寻优仿真研究

针对复杂齿轮箱喷射润滑的数值模拟与润滑效果改善进行了研究。首先搭建了单级齿轮高速传动喷射润滑实验台、进行了相关实验,实验结果验证了齿轮传动喷射润滑数值模拟建模方法的正确性。然后建立了复杂齿轮箱喷射润滑数值模型、进行了仿真分析,结果显示:喷射距离过长、端面角度和喷嘴布置在啮出侧均不利于润滑。基于单相流计算方法对喷嘴的喷射角度进行了寻优,结果表明:在两啮合齿轮中心平面内,存在一条空气运动最薄弱的迹线;当喷嘴轴线在该迹线方向上时,齿轮润滑效果最好。     

航空直齿轮喷油润滑冲击深度影响因素分析

针对喷油润滑喷嘴无偏置和倾斜布置时,传动比大于1的齿轮传动润滑效果不良的问题,从齿轮啮合运转及喷油润滑的几何关系出发,采用解析法建立航空直齿轮啮出侧喷油润滑冲击深度计算数学模型;仿真验证数学模型的正确性,完成齿轮参数、传动参数和喷嘴位置等对直齿轮冲击深度的影响分析。研究表明,冲击深度随齿轮齿数和转速的增大而减小,随喷油速度的增大而增大;小齿轮冲击深度和大齿轮冲击深度随射流偏置和喷射倾角的变化呈负相关关系。研究结果可为喷油润滑设计提供理论依据。     

高线速直齿轮润滑喷嘴方位参数寻优研究

为探究高线速直齿轮润滑喷嘴的最优布置方位,采用计算流体动力学瞬态模拟方法,对不同线速度下的齿轮啮合进行单相流气场仿真分析,揭示齿轮副啮合区和齿廓周围的压力分布及气流运动规律,提出最优润滑喷嘴布置方位的确定方法,并通过两相流瞬态喷油润滑仿真分析对该方法的有效性进行验证。研究表明：随着齿轮线速度的提升,齿轮啮合区域压差有线性增大的趋势,气障效应更强,气流波动辐射范围更广,两股旋转气流“交汇”形成的最弱迹线逐渐向小齿轮方向倾斜;最优的喷嘴布置坐标,可通过喷嘴待选点的气流速度流线能否进入齿轮啮合区域确定;润滑喷嘴布置在啮入侧区域且端面角度为0°较好,喷嘴射流方向与最优喷点的气流速度流线一致时,齿轮润滑效果良好。     

喷油嘴喷射角度对航空齿轮冷却的影响

通过对对流换热的影响因素及高速传动齿轮喷油冷却机制的分析,从理论探讨高速重载航空齿轮喷油润滑系统喷油嘴喷射角度改变对冷却效果的影响;在搭建的试验台上,通过不同喷射角度下的冷却试验,研究喷射角度改变对高速传动齿轮冷却效果的影响规律。研究发现：喷射角度越小,齿面冷却效果越好,在允许的情况下,减小喷油嘴喷射角度能够得到更好地冷却效果。该研究结果对高速重载航空齿轮润滑系统设计具有一定的指导作用。     

基于CFD的弧齿圆柱齿轮喷油润滑气液两相流分析

该文研究弧齿圆柱齿轮在喷油润滑时喷油条件对润滑状态的影响,通过计算流体动力学(CFD)对其计算流域建模并进行简化与仿真计算.计算得到随着齿轮转速、喷油距离和喷油速度的变化时,弧齿圆柱齿轮啮合区油气率和气液总压的变化规律,并进行综合分析.结果 表明:影响弧齿圆柱齿轮润滑性能的关键因素是齿轮啮合区气液总压的大小,气液总压越...     

基于动网格的齿轮喷油润滑流场仿真分析

为研究喷油润滑时齿轮箱内气-液两相流的分布情况,基于齿面移动法建立了齿轮箱喷油润滑系统的流体动力学分析模型,在FLUENT中采用VOF模型及动网格技术进行流场动态仿真,得出了不同时刻齿轮箱内各个位置油液的体积分数以及油压、流速的变化规律,分析了不同喷油流量对齿轮润滑效果的影响。计算结果表明,增大喷油流量有助于润滑油穿过齿轮边缘高速气流落在齿面上,增大啮合区齿面油液的体积分数,提高齿轮的润滑效果。     

基于CFD方法的高线速度齿轮最优喷嘴布置角度设计

齿轮喷油润滑系统润滑效率与喷嘴布置角度、喷油速度等参数有关,但目前的喷嘴布置角度多数采用经验设计,缺乏精确性且时间成本高。针对高线速度齿轮的喷油润滑问题,基于CFD（计算流体力学）方法建立高线速度直齿轮的喷油润滑流体计算模型,对喷油润滑中齿轮旋转产生的气流干涉问题进行分析;通过流场流线图确定最优喷嘴角度:绕入啮合区气流与齿面首个接触点向小齿轮的偏转角度,并研究齿轮传动比和转速等参数对喷嘴角度布置的影响。结果表明：齿轮旋转产生的气流干涉会形成进入啮合区的气流,沿该气流方向布置喷嘴角度相比传统布置方式润滑效率提升了24.4%,齿轮周围气流流动状况和最优喷嘴角度只与齿轮几何结构有关,与工况参数设置无关。     

喷油嘴喷射角度对航空齿轮冷却效果的影响

通过对对流换热的影响因素及高速传动齿轮喷油冷却机制的分析,从理论探讨高速重载航空齿轮喷油润滑系统喷油嘴喷射角度改变对冷却效果的影响;在搭建的试验台上,通过不同喷射角度下的冷却试验,研究喷射角度改变对高速传动齿轮冷却效果的影响规律。研究发现:喷射角度越小,齿面冷却效果越好,在允许的情况下,减小喷油嘴喷射角度能够得到更好地冷却效果。该研究结果对高速重载航空齿轮润滑系统设计具有一定的指导作用。     

基于热-结构耦合的圆柱齿轮副修形分析

为研究修形对齿轮副本体温度和齿面压力分布状态的影响,以渐开线直齿圆柱齿轮副为研究对象,基于齿轮箱喷油润滑热流耦合仿真,计算了齿面对流换热系数,综合有限元加载接触分析及齿面摩擦生热理论求得齿面热流密度,计算了齿轮副本体温度分布状况;进而建立热-结构耦合分析模型,计算了齿轮修形量,对比分析了修形前后齿轮副齿面压力、热流密度和本体温度分布状况。结果表明,修形后齿面压力分布状况改善,消除了轮齿啮合过程中载荷突变现象,啮入和啮出区域热流密度大幅度减小,齿轮副摩擦损失和温升减小,本体温度降低。     

电驱齿轮齿向复合修形设计与仿真分析

齿轮副啮合时产生螺旋线偏啮主要由设计因素偏啮分量f_de和制造因素偏啮分量f_ma引起，单纯应用某一种修形不能完全适应齿轮传动系统复杂的运行工况。根据螺旋线偏啮的时变性和随机性，文中推荐的齿向复合修形方案为：应用齿端修缘消除边缘接触效应和棱边接触，减小偏啮量；应用螺旋线修形对f_de进行抵消，以消除或减小f_de引起的偏啮量；应用鼓形修形对f_ma及f_de的变动量进行纠偏，确保齿轮副啮合时各工况下的最大接触载荷始终位于齿宽设定范围内并保持相切接触。将理论分析与工程设计和生产实践相结合，给出了修形参数的数值计算方法，同时结合专业的传动系统仿真分析软件Romax对齿轮修形前和修形后的接触斑和关键性能指标进行对比，以验证文中所推荐的复合修形方案具有良好的适应性和可行性。     

基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动特性

为了分析基于齿背接触刚度的高速斜齿轮瞬态振动放大特性,针对高转速瞬态工况下斜齿轮齿面啮合-脱啮-齿背接触的齿面实际承载接触状态,建立了同时考虑啮合时间与齿面振动位移耦合机理的斜齿轮动态啮合刚度。在细化考虑齿背啮合机理、基于齿背实际啮合刚度的模型基础上,进一步建立斜齿轮啮合型瞬态振动模型,并在此基础上展开不同齿侧间隙以及齿背接触对系统瞬态振动特性影响分析研究。搭建封闭功率流式斜齿轮瞬态扭转振动测试试验台,对基于齿背接触刚度的斜齿轮瞬态振动特性进行了验证。该研究具有较好的理论研究意义,有利于斜齿轮传动系统在航空传动、新能源传动系统上的应用推广,进一步提升高转速齿轮系统的瞬态振动噪声品质。     

为什么要有适宜的轮齿侧隙?

齿轮在啮合时,相啮合的轮齿非工作齿面间要留有侧隙。在一对相啮合的齿轮中,当其工作齿面正在节园附近接触时,与此工作齿面邻近的两非工作齿面之间的最短距离,称为法向侧隙。在端截面上量度两非工作齿面所得到的节园园周方向的距离,称为端面侧隙。     

含齿侧间隙的齿轮传动模型

考虑时变啮合刚度,在ADAMS软件中,建立了具有齿侧间隙的单自由度齿轮系统动力学仿真模型,从啮合力的时域和频域图上对其做了验证.利用该模型对齿侧间隙为0、0.2、0.5mm三种工况进行了仿真,仿真结果表明:啮合刚度随着齿侧间隙的增加而减小,双齿啮合区减小,单齿啮合区增大,啮合力随着齿侧间隙的增加呈指数变化趋势.所建立的模型对于不同的侧隙工况,不需要修改实体模型,仅修改仿真参数即可.     

端面谐波齿轮传动啮合性能的分析

端面谐波齿轮传动较径向谐波齿轮传动有不同的特点,它是在轴向变形力的作用下迫使端面齿柔轮变形使其与端面齿刚轮啮合并产生相对运动。对端面谐波齿轮传动来说,啮入深度、齿侧间隙等是分析和评价其啮合性能的质量指标,而齿形角、柔轮的变形规律和变形量的大小,又是影响啮入深度和齿侧间隙的主要因素。为此本文利用已建立的啮合分析计算方法,通过计算机绘出的图形,着重分析齿形角、最大变形量等对啮入深度和齿侧间隙的影响,并从中获得了一些有实用价值的结论,从而为端面谐波齿轮传动选取合理的啮合参数和结构参数提供了依据。     

对数螺旋锥齿轮啮入冲击理论研究及仿真验证

针对对数螺旋锥齿轮在传动时存在振动噪声的问题,分析确定啮入冲击力是引起噪声的主要原因,并定量计算了啮入冲击力,确定了影响冲击力的主要因素。首先,分析了齿轮的齿面方程,采用逼近法确定了啮入点位置;进而基于位置参数,利用ABAQUS与啮合理论确定了啮合刚度与冲击速度的方程;然后,根据啮合冲击理论,并结合啮合刚度和冲击速度,进一步推导了啮入冲击力的表达式;最后,利用该表达式,对一对典型对数螺旋锥齿轮进行了计算分析。分析表明：齿轮转速、宽度对啮入冲击力影响较大,且近似成线性关系;齿轮传动比为1时,啮入冲击力最大。并通过ABAQUS仿真验证了解析计算的正确性。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面接触应力分布和啮合位置变化规律研究

以变双曲圆弧齿线圆柱齿轮为研究对象。根据齿面方程建立齿轮数学模型,进而建立齿轮副的动力学模型,并通过有限元对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面动态接触应力分布和齿轮副啮合位置的变化开展研究。结果表明:在齿宽方向,越靠近中截面,接触应力越大,且其离中截面较远时,接触应力增速较快,靠近中截面时,增速变缓;齿轮进入和退出啮合时存在冲击现象,分度圆偏上和齿根附近区域的啮入冲击较大,且在齿宽方向,总体上越远离中截面,啮入冲击越大;啮入时啮合点从端面逐渐过渡到中截面,啮出时逐渐从中截面过渡到端面,但此过程非常短暂。研究结果为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计和应用提供理论基础。