少齿数齿轮温度场研究

建立了少齿数齿轮传动稳态温度场模型。结合传热学、摩擦学与齿轮啮合原理,计算轮齿节点外啮合时摩擦热流密度以及轮齿端面,轮齿齿面等区域的对流换热系数。给出一个示例,获得了少齿数齿轮稳态温度场。分析了温度场分布对少齿数齿轮副传动的影响。     

实时无隙钢球精密传动啮合副本体温度场分析

根据传热学理论,建立实时无隙钢球精密传动啮合副本体温度场的计算模型,结合机构的结构特点,推导出啮合副相对滑动速度、最大接触应力和摩擦因数的计算公式,建立了啮合副热流密度以及摆线槽啮合面、钢球表面和啮合副端面等区域的对流换热系数数学模型。通过有限元软件计算出啮合副本体温度场,分析了机构设计参数对本体温度场的影响规律。结果表明:中心盘的本体温度高于行星盘,且参数变化对啮合副本体温度场有较明显的影响。研究结果为实时无隙钢球精密传动啮合副热弹耦合分析与可靠性研究奠定了理论基础。     

基于作用线增量法摆杆活齿传动误差分析

针对活齿传动共轭啮合导致传动误差影响因素复杂的情况,以二齿差摆杆活齿传动机构为研究对象,采用速度瞬心法,推导各啮合副瞬时传动比,运用作用线增量法分别得到摆杆活齿与激波器和中心轮的传动误差,结合多齿啮合传动特性,最终构建二齿差摆杆活齿传动误差模型。通过统计分析和实例计算,结果表明,中心轮误差对传动误差的影响最大,摆杆活齿误差的影响次之,激波器误差的影响最小,该研究方法能直观地获得活齿传动机构传动误差的分布情况,提出的精度设计方案能够满足装备传动技术需求。     

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。     

自动消隙摆杆活齿传动研究

设计了一种自动消隙摆杆活齿传动,其利用激波器与滚子之间的轴向相对移动来消除啮合副径向磨损间隙。由于激波器和滚子采用圆锥体代替圆柱体,使中心轮齿面方程和啮合副受力情况与传统摆杆活齿传动相比发生了变化。文中利用复数矢量法求得中心轮齿面方程,利用力学中超静定方法求得啮合副作用力。研究结果表明,自动消隙摆杆活齿传动能够保证啮合副实时接触,实现无隙传动。     

蜗轮稳态温度场及有限元分析

通过蜗杆传动的传热学、摩擦学及啮合原理的结合上进行研究,建立了蜗轮稳态温度场的数学模型。对对流换热系数和齿面输入的热流密度进行了分析,针对蜗轮齿面的几何特征和运动特征研制了相应的有限元程序,计算结果与实测结果基本一致。这为研究蜗轮的胶合失效和热弹流问题提供了依据。     

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。     

湿式双离合器摩擦副瞬态温度场特性仿真

针对湿式双离合器摩擦副热失效问题,以对偶钢片为研究对象,开展了离合器摩擦副瞬态温度场特性的仿真研究。依据摩擦副热学模型,计算片间热流密度及对流换热系数。建立对偶钢片有限元模型,以片间热流分配、摩擦副热传导及对流换热为基础建立边界条件,利用ANSYS进行有限元仿真,研究了起步工况以及不同运行参数下对偶钢片瞬态温度场分布。研究结果表明:滑摩过程中钢片上各点的温度随径向距离增加而上升,高温部分集中于外半径处,但在最大半径处有所下降。     

基于磷化涂层表面改性齿轮的温度场特性研究

为研究磷酸锰转化涂层对齿轮啮合温度的影响,综合运用齿轮啮合理论、摩擦学和传热学知识,并结合SRV摩擦磨损试验测得的涂层和非涂层情况下的摩擦因数,从而精确地计算出齿轮的摩擦热流密度、对流换热系数等边界条件及载荷;最终得到涂层前后齿轮轮齿的稳态温度场分布,并分析了转速、转矩等参数对齿轮稳态温度场的影响。研究结果表明,涂层处理后齿轮的最高温度低于未涂层齿轮的最高温度,为齿轮的抗疲劳、抗胶合研究提供了参考依据。     

高分子齿轮瞬态接触应力及温度场的分析模拟

采用赫兹接触理论和有限元接触分析相结合的方法,系统地分析了高分子齿轮齿面接触压力,研究了啮合过程中轮齿的齿面摩擦因数以及摩擦热流密度的计算方法;探讨了聚醚醚酮(PEEK)高分子齿轮啮合传动过程中轮齿瞬时接触温度场和应力的分析模拟方法。采用直接耦合法对齿轮进行热-结构分析,得到齿轮啮合时的瞬态温度场与应力,同时对影响结果的初始环境温度进行讨论。结果表明,初始环境温度的升高对啮合时的温度场、应力都有着很大的影响。     

少齿数非对称齿轮参数对温度场影响分析

温度场分布对齿轮齿面胶合失效具有重要影响,进而对齿轮传动的可靠性及寿命具有重要影响。基于少齿数非对称齿轮副啮合齿面间产生的摩擦热,运用齿轮空间啮合理论、传热学和有限元方法,分析摩擦热流量及其影响参数沿啮合线的分布情况,建立齿数非对称齿轮的温度场热平衡温度方程,创建齿轮副的有限元模型。通过运用ANSYS参数化设计语言APDL依次对单元节点的摩擦热流量进行加载,得到精确的少齿数非对称齿轮温度场的分析结果。可知:齿顶附近和齿根附近时齿轮温度分布的两个峰值位置;分析齿轮几何参数和工况参数变化对温度场的影响,增加变位系数,齿顶滑动速度增加,导致齿轮的温度上升;为齿轮的优化设计和润滑改进提供可靠依据。     

基于微元法的高速制动盘瞬态温度场仿真分析

高速列车制动时,制动盘摩擦表面的温度场直接影响制动盘表面磨损、相变、热裂纹及其使用寿命。以某型高速列车基础制动装置现役锻钢制动盘为研究对象,建立热载荷模型:考虑制动闸片几何形状和分布对热流密度的影响,建立了基于微元法的摩擦面热流密度计算模型;由于热辐射计算的非线性求解特性,将热辐射系数折算成等效对流换热系数,建立了对流换热模型与辐射换热模型相结合的综合换热模型。考虑到制动盘面和散热筋几何截面的突变性,建立了由盘面和散热筋六面体网格与接触部位过渡网格构成的制动盘热分析有限元模型。对高速列车在200km/h速度下紧急制动时制动盘瞬态温度场进行仿真分析。得到制动盘温度分布规律和温度变化曲线,为制动盘选材及结构优化提供相应理论参考。     

基于热变形的摆线钢球啮合副啮合刚度分析

为研究摆线钢球啮合副热变形对精密钢球传动动力学性能的影响,应用格林函数法求解摆线钢球啮合副接触点热变形,分析系统参数对热变形的影响。根据啮合副热变形引起的行星盘转角变形,推导出啮合刚度系数表达式,分析影响啮合刚度系数变化规律的因素。建立啮合副有限元单齿模型,通过热结构耦合对啮合副热变形有限元仿真。结果表明外摆线槽热变形高于内摆线槽,最大热变形出现在外摆线槽三分之一齿高附近,热啮合刚度系数小范围内近似呈正弦函数规律周期性变化,系统参数对热变形和热啮合刚度系数影响较大。本研究为精密钢球传动热动力学分析提供理论基础。     

渐开线齿轮传动齿面滑动摩擦耗散功率研究

基于齿轮系统的功能传递原理和摩擦耗散机理,分析了齿轮传动过程中单齿和双齿啮合的特性,求解了齿面滑动速度和齿面法向正压力分配系数,建立了齿轮系统瞬时啮合耗散功率计算的数学模型,并以某NGW型行星齿轮减速器为例计算了组成系统的各对齿轮传动的瞬时摩擦耗散功率和传动效率。结果表明:单齿啮合区齿面滑动摩擦耗散功率较小,双齿啮合区齿面滑动摩擦耗散功率较大;齿面滑动摩擦耗散功率和啮合传动效率具有周期性和时变性,并且具有很大的突变性;外啮合齿轮副齿面摩擦耗散功率大于内啮合齿轮副;各行星轮和中心轮的啮合状态之间的相位关系对瞬时摩擦耗散功率和传动效率影响很大,对行星轮系传动的平稳性有一定影响。     

干运行弧齿锥齿轮齿面温升分析

根据啮合与成型原理,建立了弧齿锥齿轮齿面方程。采用有限元方法对弧齿锥齿轮进行了加载接触分析,获得了弧齿锥齿轮齿面10个啮合点的接触正压力、相对滑动速度以及摩擦因数。应用传热学原理,在对摩擦热源与热传导参数分析基础上,建立了弧齿锥齿轮啮合非稳态温度场有限元模型,仿真分析了齿轮干运行齿面温度场分布及其随时间变化规律。结果表明,弧齿锥齿轮干运行初始阶段,随着啮合周期的增加,齿面温度急速上升,之后上升缓慢,在温度上升的同时还出现与啮合周期相对应的波动;啮合转速增大使温度急速上升的时间延长,同时转速的增加导致更显著的温度上升。     

双渐开线齿轮传动稳态温度场模拟分析

双渐开线齿轮传动是一种新型齿轮传动。融合摩擦学、传热学和齿轮啮合原理,将轮齿之间摩擦接触所释放的热能视为热源,计算出稳态条件下双渐开线齿轮的摩擦热通量和对流系数;利用Ansys有限元软件,对双渐开线齿轮传动进行稳态温度场有限元分析;通过对不同阶梯参数下双渐开线齿轮的温度场仿真计算,得到轮齿最大温度值变化规律。     

高速斜齿轮传动稳态温度场仿真分析

结合摩擦学、传热学和齿轮啮合原理,给出稳态条件下轮齿本体的热平衡方程及摩擦热流量、对流换热计算方法,分析了啮合面压力及摩擦热流量的分布情况;利用ANSYS参数化编程语言,建立三维斜齿轮温度场分析有限元模型,并给出加载热流密度的方法;在不同节线速度下,对斜齿轮本体温度场进行数值仿真,分析了斜齿轮本体温度场分布规律;对比高速齿轮测温实验结果,表明温度仿真结果与测试结果吻合良好;在此基础上,计算了修形斜齿轮本体温度场。     

高速列车制动盘温度场分析

考虑了闸片形状对制动盘摩擦面上热流密度分布的影响,利用微元法计算热输入模型,将辐射换热系数折算成等效对流换热系数,建立了高速列车制动盘的有限元分析模型,并利用ANSYS对制动盘制动过程中温度场的分布进行了仿真分析。     

一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法

高速重载齿轮啮合传动因摩擦生热导致温升,齿轮从而产生热膨胀引起啮合误差,使得振动、噪声增大,胶合失效加剧。因此,对齿轮传动进行温升计算与影响因素分析具有重要意义。温升导致齿轮热物性参数变化,影响温度场,若忽略这种影响,将产生误差。基于渐开线直齿轮,根据齿轮啮合理论和摩擦传热原理,对齿轮传动中瞬时摩擦热流量和对流换热系数进行求解。利用CALPHAD法得出不同温度下的物性参数,基于ANSYS热固耦合法,利用APDL编写变物性参数程序,对齿轮传动温升进行计算,得出齿轮传动中温度场变化情况。编写参数化求解程序,分析齿宽和转矩对啮合传动温升的影响。该研究为分析温升对齿轮失效影响机理奠定重要基础,具有一定的指导意义。     

齿轮传动热-结构耦合效应与分析

重载齿轮在传动过程中啮合面由于相对摩擦会产生大量的热,导致齿面温度升高、应力增加、可靠性降低,而间接偶合法对热流边界加载区域不能精准确定。采用直接耦合进行齿轮热-结构耦合分析,得到了齿轮啮合动态温度场和应力场分布;并对影响耦合效应的摩擦因数、相对转速、齿轮模数进行了讨论。结果表明,齿轮模数对啮合温升、热应力影响较大,对大模数齿轮设计时需要考虑热-结构的耦合效应。