斜齿轮非稳态等温弹流润滑数值分析

建立了渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑计算的数学模型,将渐开线斜齿圆柱齿轮的啮合等效为长椭圆接触的弹流润滑问题,针对实际高速列车用齿轮在平稳运行和启动工况下,应用统一Reynolds方程方法求得了轮齿在不同啮合瞬时的非稳态弹流润滑完全数值解.结果表明:随啮合位置不同,啮合线上各点的压力、膜厚分布均有很大变化;油膜形状受瞬态挤压效应影响,与稳态解有明显不同;主动轮齿顶/被动轮根部位润滑条件相对较差.     

渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑模型的建立

渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题已经基本成熟，而对同样是线接触的渐开线斜齿圆柱齿轮的弹流润滑求解却研究甚少并颇有争议。分析了斜齿轮齿廓曲面的形成及啮合特点，建立了研究渐开线斜齿圆柱齿轮弹流润滑的物理模型和数学模型．通过数学推导，得到了膜厚方程，通过多重网格法即可获得渐开线斜齿圆柱齿轮在某一瞬时的弹流润滑数值解。     

斜齿圆柱齿轮的热弹流润滑理论

将斜齿圆柱齿轮在某一啮合瞬时啮合线上的热弹流润滑问题近似等效为两反向圆锥滚子的准稳态热弹流润滑问题。应用多重网格法和逐列扫描法数值求解一对斜齿圆柱齿轮某啮合瞬时的准稳态热弹流润滑现象。结果表明：第一,斜齿圆柱齿轮接触线上各点的压力、膜厚、油膜温度和两齿面的温度均不相同,且温度分布的差异较明显。在接触区内,最低温升接近于零,最高温升则超过100 K。这是由于压力和膜厚的分布主要取决于沿滚子长度方向各点等效半径的分布曲线,而温度的分布则主要由沿滚子长度方向各点滑滚比的取值而定。第二,端部修形虽然可以降低端部高压和高温,但端部的压力和温度仍比中部高,膜厚比中部薄。对应到两齿面上,油膜中压力和温度较高,厚度较薄的位置最易发生点蚀和胶合破坏。     

粗糙峰和粗糙谷对直齿圆柱齿轮热弹流润滑的影响

利用多重网格技术,研究了表面粗糙度对渐开线直齿圆柱齿轮非牛顿热弹流润滑的影响。从同一啮合线和不同啮合时刻两方面,分别讨论了粗糙峰和粗糙谷对直齿圆柱齿轮弹流润滑的影响,并且将这些解与光滑解进行比较。结果表明,粗糙峰和粗糙谷分别给接触区内带来了压力的单峰和双峰,但对膜厚的影响却不大。     

基于载荷分担理论的双渐开线齿轮混合弹流润滑分析

根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点,基于载荷分担、弹流润滑理论,建立双渐开线齿轮混合弹流润滑模型,研究双渐开线齿轮齿廓参数对混合弹流润滑特性的影响。采用对比法分析双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮啮合特性及润滑性能差异,并研究双渐开线齿轮齿廓参数对润滑特性的影响。研究表明:双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响,其啮合特性及润滑性能与普通渐开线齿轮相比有较大差异;稳态载荷作用下,双渐开线齿轮在除接触线全部位于齿顶啮合区之外的位置,润滑性能优于普通渐开线齿轮;双渐开线齿轮中心膜厚随齿腰高度系数增大而减小,摩擦因数随齿腰高度系数的增大而增大;中心膜厚在齿顶啮合区随齿腰切向变位系数的增大而减小,在齿根啮合区中心膜厚变化规律与齿顶啮合区相反,摩擦因数随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

圆弧齿线圆柱齿轮等温弹流润滑模型建立及分析

圆弧齿线圆柱齿轮具有承载能力高、接触强度大、传动平稳等优点,但也存在齿面磨损、点蚀、胶合等失效形式,这主要是由于润滑不良造成的,因此保证其良好的润滑性能十分关键。分析圆弧齿线圆柱齿轮的啮合接触过程,简化其接触模型,并基于弹流润滑理论建立了圆弧齿线圆柱齿轮等温弹流润滑的物理模型及数学模型。通过直接迭代法和Fortran语言编程进行数值求解,得到其油膜特性曲线,并分析比较了卷吸速度、载荷以及润滑油黏度对油膜压力和膜厚的影响。结果显示,卷吸速度是影响膜厚最重要的因素,润滑油黏度对油膜压力和膜厚都有着重要的影响,载荷的影响程度则相对较小。此外,用膜厚比判断齿轮润滑状态,在进行圆弧齿线圆柱齿轮设计时,使其尽量接近完全弹流润滑状态。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题。通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点,提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其物理模型,导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程,这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用。本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

斜齿圆柱齿轮的弹流润滑模型及油膜厚度研究

本文研究了斜齿圆柱齿轮的弹流润滑问题，通过分析斜齿圆柱齿轮的啮合原理及特点，提出以有限宽线接触正反圆锥滚子作为其特点模型，导出了正反圆锥滚子线接触下的油膜间隙方程，这一结论已在该问题的弹流润滑数值计算中得到了令人满意的应用，本文开展的工作对斜齿圆柱齿轮的弹流研究提供了一种有效的理论分析方法。     

有限长线接触斜齿轮副瞬态弹流润滑研究

采用统一Reynolds方程建立斜齿轮有限长线接触瞬态弹流润滑模型,研究瞬态效应与表面粗糙度对润滑特性的影响。结果表明:考虑瞬态效应的斜齿轮副润滑参数在单齿啮合区域剧烈变化,其接触区域膜厚较低且摩擦因数较大,容易处于混合润滑状态;在单齿啮合区域,瞬态解有效承载区变窄且二次压力峰明显增大。当前算例表明全膜弹流润滑状态下,粗糙度对斜齿轮副的瞬态弹流润滑特性影响较少,仅在双齿啮合区域考虑粗糙度的平均膜厚较大,且对应接触压力与膜厚围绕光滑解波动。     

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。