面齿轮啮合过程中齿面温度仿真

齿面温度及其变化是计算轮齿变形和判断齿轮是否胶合的主要依据。根据面齿轮传动以及传热学的基本原理,通过对面齿轮啮合接触区进行分析,运用表面温度法,介绍了面齿轮点接触区润滑数学模型、油膜厚度方程和油膜能量方程,建立了面齿轮传动的齿面瞬时接触温度的计算方程。研究了啮合齿面间的接触应力、齿面相对滑动速度以及齿面间的摩擦系数等相关参数的计算。对面齿轮传动的啮合过程中不同啮合位置时,齿面温升进行有限元分析,研究面齿轮齿面温度的分布规律,为面齿轮的设计提供有效的理论依据。     

乏油状态下准双曲面齿轮传动润滑机理分析

在工程实际中,准双曲面齿轮不可避免地因润滑剂供给不足导致乏油问题,鉴于此,综合考虑了啮合区接触几何、粗糙形貌、入口区供油量、啮合界面速度矢量任意性等因素,建立了乏油状态下准双曲面齿轮传动界面任意速度矢量润滑分析模型,开展了乏油分析模型结果与文献实验数据的对比研究,数值分析了不同入口区供油量条件下准双曲面齿轮传动界面啮入点、啮合中点和啮出点的油膜演变规律,探讨了转速对不同供油量条件下传动界面润滑性能的影响。结果表明：乏油分析模型结果与文献实验数据取得了良好的一致性;随着入口区供油量的减小,3个啮合点油膜厚度的差异逐渐减小,当供油量减小到某一值时,3个啮合位置的油膜厚度基本一致;在不同的供油量下,转速对润滑状态的影响较为显著,油膜厚度随着转速的增加而升高,但是,转速升高到某一值时,乏油条件下的油膜厚度值将趋于稳定,而充分供油条件下的油膜厚度值将会继续增大。     

材料力学性能对摩擦润滑性能的影响

建立了理想工况下的点接触数学模型,用光学测量方法对模型进行了验证.研究了钢、铜、铝及复合材料形成摩擦副时,材料的力学性能对摩擦润滑性能的影响.当外加载荷为80 N时,卷吸速度由1 mm/s增加至10 000mm/s的过程中,综合对比了不同摩擦副材料形成的接触区域最大压力、中心油膜厚度和最小油膜厚度等摩擦润滑性能参数之间的关系,并分析了这些参数随速度的变化关系,引入压力峰值比来判断二次压力峰的变化.     

表面粗糙度幅值对点接触混合润滑的影响

建立了粗糙表面点接触混合润滑的数学模型。针对外加载荷为800N和80N,润滑油卷吸速度由静止增加到5000mm/s的工况,引入油膜厚度比、接触区域比、接触载荷比和最大压力比等混合润滑参数,分析了3种不同表面粗糙度幅值对混合润滑性能的影响。分析结果表明:接触表面的粗糙度幅值对混合润滑区域内平均油膜厚度、最大压力等均有显著影响。     

表面波度对线接触往复运动下热弹流润滑特性的影响

应用数值分析方法求解了表面波度对线接触往复运动工况下的热弹性流体动力润滑的影响．分析中假设所研究的润滑油服从Ree-Eyring流变模型,使用3种冲程长度,并使这3种冲程下冲程中心的卷吸速度值完全相等．表面波度扰乱了压力、膜厚和油膜中层温升的分布．由于表面波度的影响,一个周期的两个冲程内的油膜的变化不再一致．同光滑表面接触相比,表面波度在一个周期内提升了油膜中的最大压力和最大温升．降低了最小膜厚和摩擦因数．表面波度对油膜中最大压力的变化影响最大．     

分形粗糙面的主轴承弹流脂润滑分析

为探究弹性流体动压润滑(弹流润滑)状态下RV减速器主轴承接触表面之间的润滑特性,基于润滑脂的非牛顿特性以及粗糙表面分形理论,提出一种主轴承的点接触弹流脂润滑数值模型。首先,对该模型进行数值求解,得到脂膜压力、脂膜厚度的分布规律;然后,将其分别与其他点接触弹流润滑模型的数值结果和实验结果进行对比,验证了所建模型的正确性;最后,分析了主轴承表面光滑和粗糙状态下流变指数、分形维数、卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对润滑性能的影响。结果表明:润滑脂的非牛顿性越明显,脂膜厚度越小且颈缩现象愈加不明显,接触区附近脂膜压力越符合赫兹压力分布,二次压力峰逐渐消失;考虑主轴承分形粗糙表面的弹流润滑特征更切合实际,增大分形维数,接触区真实接触面积增大,有利于降低脂膜压力,增加脂膜厚度;卷吸速度、载荷和润滑脂黏度对脂膜厚度分布的影响显著,对脂膜压力分布的影响较小;脂膜厚度以及最小膜厚越大,主轴承接触区脂膜不易破坏且越容易形成动压润滑。     

变位齿轮传动热弹流润滑分析

应用弹流理论对渐开线变位直齿轮传动进行热弹流润滑数值分析,计算分析中变位传动工况对齿轮润滑性能的影响,获得了齿轮传动沿啮合成的中心油膜厚度、中心油膜压力、油层温度以及轮齿表面摩擦系数等的分布规律。并与标准齿轮传动工况计算结果进行了比较分析。     

基于热油携带的静压支承油膜温度场及试验

为了更加准确地阐明静压支承油膜发热机理,提出了一种考虑热油携带的油膜温升计算方法。定义了油膜热油携带因子并推导出表达式,从理论上对不同工况条件扇环腔油垫是否发生热油携带进行了判定。建立了热油携带影响下供油温升方程,采用有限体积法进行油膜温度场模拟,得到不同工况条件下考虑热油携带的油膜温升曲线,并与试验结果进行对比分析,吻合较好。结果表明:针对本结构静压支承,当转速小于10 r/min时,任何载荷工况下均无热油携带发生;当转速大于60 r/min时,在整个载荷范围(0～32 t)内均有热油携带现象发生。当发生热油携带时,油膜温升加剧,且转速对温升的影响比载荷对温升的影响更明显。     

高速滚子轴承运动学与弹流理论的耦合分析

提出了研究高速圆柱滚子轴承的运动学性能和耦合弹性流体动力润滑理论（简称弹流理论）的分析方法，直接采用弹流理论计算滚动体与轴承套图接触区的油膜厚度、油膜动压力及润滑剂牵引力，并在此基础上分析了不同工况条件下轴承的各运动零件的运动情况，所获得的分析结果得到了实验的支持。     

乏油工况下圆柱滚子线接触弹流润滑分析

建立了圆柱滚子在乏油工况下的线接触弹流润滑模型，并运用多重网格法计算得到线接触弹流润滑的压力和膜厚分布，研究乏油工况下供油膜厚、黏度等参数变化对弹流润滑特性的影响。模拟结果表明：增加供油膜厚，弹流润滑的膜厚增大且伴有颈缩现象，润滑压力在接触区近似为Hertz分布；黏度对压力影响较小，但对油膜厚度影响较大，随着黏度增加，油膜厚度减小；随着乏油情况的改善，接触区润滑膜厚增大，压力出现二次峰值，但供油量达到一定程度后润滑效果不再增强。     

部分膜点接触弹流的摩擦及温度特性分析

采用简化的部分膜点ＥＨＬ模型，在完全数值求解的基础上，对其摩擦力及表面闪温进行了完全数值分析，结果表明，部分膜弹流下，膜厚比及滑滚比对其摩擦力、表面温度及油膜特性均有很大影响。其热效应不能忽视。     

摆动活齿传动弹流润滑的数值计算及分析

应用弹性流体动力润滑理论，建立了摆动活齿传动弹流润滑的基本方程。提出了摆动活齿传动弹流润滑问题的数值求解方法。计算实例表明：摆动活齿传动弹流润滑计算公式和数值计算方法是正确有效的；润滑油膜厚度随载荷增大而减小，随综合曲率半径增大而增大，随卷吸速度增大而增大；活齿与内齿圈啮合副油膜厚度的变化规律是：前半个啮合周期内油膜由厚变薄，后半个啮合周期内油膜由薄变厚，在拐点附近油膜最薄。在拐点附近易产生疲劳点蚀和磨损。弹流润滑研究的结果为摆动活齿传动的摩擦学设计提供了理论依据。     

蜗杆传动参数对最小油膜厚度的影响及其摩擦学公式的设计

基于蜗杆传动的弹流润滑,建立了蜗杆传动的理论模型.采用复合直接迭代法求解最小油膜厚度,并利用MATLAB软件对最小油膜厚度进行了计算,探讨了蜗轮蜗杆的关键性参数对油膜厚度的影响.研究结果表明:在数值选取范围内,最小油膜厚度随蜗杆分度圆导程角、蜗杆头数、转速及蜗轮直径的增大而增大,随蜗杆输入功率和载荷系数的增大而减小; 蜗杆齿顶圆上的最小油膜厚度比齿根圆上最小油膜厚度大; 将本文的强度设计公式(5)和润滑设计公式(8)进行联立计算,得到摩擦学设计公式.     

摆动活齿传动齿面闪温研究

根据摆动活齿传动的啮合原理,利用摩擦学、赫兹弹性接触等理论,研究了弹流润滑下活齿与内齿圈之间的摩擦因数的计算方法,分析了传动过程中摩擦因数的时变规律.在对活齿与内齿圈啮合接触时接触带半宽进行分析计算的基础上,应用Blok闪温理论建立了弹流润滑下摆动活齿传动齿面闪温计算模型.通过MATLAB编程求解了摆动活齿传动在一个啮合周期内齿面闪温沿啮合线的分布规律,分析了齿面闪温对输入功率、转速、摆动活齿半径和活齿数等参数的敏感性.算例表明,当活齿与内齿圈在齿廓曲线拐点处啮合时齿面闪温达到最大值.研究结果对进一步研究摆动活齿传动齿面抗胶合承载能力、热应力等有重要意义.     

齿轮传动最小油膜厚度分析及改善润滑的措施

根据弹性流体动力润滑理论,通过对齿轮传动中形成动压油膜的参数分析,得出齿面最小油膜厚度发生在小齿轮齿根与大齿轮齿顶开始啮合点的位置,认为应以此处的润滑状态作为齿面润滑状态的判断依据,同时给出了一些改善齿轮传动润滑状态的措施.     

Influence of thermal effects on elastohydrodynamic(EHD) lubrication behavior at high speeds

This paper describes a study of point contact elastohydrodynamic(EHD)lubrication behavior at high speeds(up to 20 m s1).Central film thicknesses were measured by optical interferometry device.The influence of slide-roll ratio and operating temperature on the central film thickness was determined.The influence of thermal effects on the reduction of film thickness was discussed via the analysis of numerical simulation method considering thermal effects.Subsequently,the experimental data was used to amend a set of unified parameters for the thermal corrections for different types of oil at high speeds.     

脂润滑齿轮齿条增程机构的动态特性

为了准确地获得脂润滑条件下齿轮齿条的动态特性,考虑齿轮齿条啮合时的结构时变啮合刚度和瞬态热弹流润滑刚度的耦合影响,建立结构?脂膜耦合啮合刚度模型,推导受摩擦影响的齿轮齿条增程机构的动力学方程. 分析齿轮齿条机构及脂膜的动态特性,数值结果表明：在考虑润滑脂的瞬态热弹流效应后,轮齿的啮合总刚度比结构时变啮合刚度低;且法向啮合力越小,总刚度值越低. 中心膜厚、中心压应力均具有高频波动特性,并随着当量曲率半径的增加分别呈上升与下降的趋势. 最恶劣润滑状态出现在齿轮轮齿面上靠近基圆的位置,此处的脂膜温升最高,脂膜压应力最大,脂膜厚度最薄. 摩擦系数在齿轮齿条传动速度较大的中间时段比起始与末端时段的低,在啮合点靠近节点位置时明显下降.