齿轮传动的油膜厚度计算

齿轮传动中的齿面失效与其润滑状态有密切关系。如果两轮齿表面存在油膜,那么就可以避免表面的直接接触,减轻摩擦磨损,提高表面强度,从而使齿轮传动的承载能力和寿命得到提高。因此,两轮齿表面间的油膜厚度可以做为齿轮传动中齿面强度的一个重要判据。由于齿轮传动中齿面滑动速度的大小和方向都在不断变化,以及传动中工作情况的不同,使得轮齿表面间的油膜厚度的计算复杂化,特别是齿面间的润滑状态直接影响油膜厚度。根据弹性流体动力润滑(EHL)理论,线接触的润滑受两个重要物理效应影响,一是外载下表面的弹性变形,即弹性效应;二是润滑油的…     

齿轮传动弹性流体动压润滑最小油膜厚度计算公式的推导及修正

本文对齿轮传动进行分析，利用道森－希金森的线接触全膜弹性流体动力润滑理论，推导出最小油膜厚度计算公式，据不同系数予以修正。     

单圆弧齿轮传动中弹性流体动力润滑油膜厚度的计算

本文分析了单圆弧齿轮啮合特点,利用哈姆洛克——道森点接触弹性流体动力润滑理论,设计了单圆弧齿轮弹性流体动力润滑油膜厚度的计算模型,导出可供设计者计算的实用公式,从而可预见轮齿的失效形式。通过应用举例可看出,恰当选择轮齿参数,润滑油粘度等可改善轮齿润滑状态,以达到减小摩擦,提高传动效率,延长轮齿寿命的目的。     

弹性流体动力润滑状态下滚动轴承摩擦的分析

基于非牛顿弹性流体动力润滑(弹流润滑)点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道椭圆接触的稳态与瞬态润滑问题进行了分析.依据油膜压力与油膜厚度的数值计算结果,讨论了接触表面粗糙度、表面几何形态(粗糙表面峰谷高度)、滑滚比、接触力以及滚动速度等参数的改变对润滑深沟球轴承摩擦系数的影响.结果表明:表面粗糙度的改变对摩擦系数的影响较小;粗糙度一定时,表面几何形态的差别对摩擦系数影响较小;摩擦系数随着滑滚比的提高而增大;接触力与滚动速度的提高导致摩擦系数增大.     

齿廓形状对谐波齿轮共轭啮合区润滑性的影响

采用公切线双圆弧齿廓作为谐波传动柔轮齿廓,通过包络理论推导出刚轮与柔轮的共轭齿廓方程和共轭区域,同时运用最小二乘法拟合刚轮齿廓的离散点,得到刚轮的拟合圆弧曲率半径.在此基础上,综合考虑卷吸速度、啮合点法向载荷、真实表面粗糙度和轮齿接触几何等因素,建立了双圆弧齿廓和渐开线齿廓谐波齿轮在共轭啮合区的混合润滑数学模型,分析了不同转速下谐波齿轮共轭啮合区处齿根啮合点和齿顶圆啮合点的润滑状态.研究结果表明:齿廓形状对润滑性能影响显著,采用双圆弧齿廓能显著增加平均油膜厚度和降低最大油膜压力,使润滑性能得到改善;随着波发生器转速逐渐降低,共轭齿根啮合点和共轭齿顶圆啮合点的平均油膜厚度和膜厚比随之减小,接触载荷比随之增大,润滑效果变差.     

求解渐开线直齿轮热弹流润滑问题的新数值分析法

运用一种新的数值分析，获得了渐开线直齿轮传动热弹性流体动力润滑问题的压力分布、油膜厚度以及温度分布，并将本文数值计算结果与Ｍ Ｓａｔｏ和ＳＴａｋａｎａｓｈｉ的实验结果进行比较，取得了较好的致性；本文还通过用新的数值分析法和Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法对几种工况下渐开线直齿轮传动弹流润滑问题进行计算对比，验证了新的数值分析方法求解的快速性。     

光干涉弹性流体动力润滑试验台设计

本文介绍了利用光干涉原理对弹性流体动力润滑进行研究的新型试验台．从光干涉的基本理论入手，分别介绍了光学、调速、温度控制及加载测力等系统的设计及工作原理．使用该设备不仅可以对各种磨擦副流体润滑的油膜形成机理、油膜变化过程进行高精度的测试、观察和记录，还可以对各种润滑油（脂）的物理特性进行深入研究．     

粗糙齿面啮合的热弹流润滑分析

在王晓力等的基于平均流量模型的广义Reynolds方程的基础上,进一步建立了综合考虑流体的非牛顿特性、可压缩性、齿面粗糙度效应及热效应的线接触混合弹流润滑的广义Reyn-olds方程;并采用多重网格法求解润滑方程组,采用逐列扫描步进法求解温度控制方程,获得了渐开线齿轮传动混合热弹流润滑的完全数值解。对部分算例,分别分析了一对轮齿从入啮到脱啮的整个啮合过程中最大主剪应力和平均油膜厚度的变化规律。计算结果表明,计入齿面的粗糙度效应后,轮齿接触应力显著增大,这必然会对轮齿接触疲劳强度产生重要影响,因此,基于Hertz理论进行齿轮接触疲劳强度设计有失安全性。     

有限长线接触光干涉弹流润滑试验设计

为了研究纯滚动线接触摩擦副的润滑特性，本文介绍了用光干涉测量原理所设计的一地有奶长线接触光干涉弹性流体动力润滑试验机的工作原理和结构分析，给出富油润滑和纯滚动工况下对数线线滚子与玻璃盘之间的油膜形状与膜厚的光干涉实验结果，并提出今后需改进的方面。     

高速弧齿锥齿轮弹流润滑特性分析

以某航空发动机高速弧齿锥齿轮为研究对象,在弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中的最大油膜压力和最小油膜厚度变化情况进行描述,寻找出载荷、速度和润滑油粘度等因素对轮齿弹流润滑特性的影响规律。     

Generation Principle of Helix Tooth Profile in Hypocycloid Pinw heel Transmission and Its Contact Characteristics

The transmission characteristics of gear drive can be improved with the use of novel tooth profiles.A theoretical study on tooth profile of the hypocycloid pinwheel transmission and contact analysis of gear pair based on finite element method(FEM) are carried out,respectively.The line contact between mated tooth surfaces becomes point contact according to a plus movement.Through loaded tooth contact analysis(LTCA),the contact stress and load distributions for the proposed hypocycloid pinwheel transmission and the traditional one are discussed.The analysis results show that the developed tooth surfaces have anticipatory point contact characteristics under loads and contact fatigue dangerous area locates around the ultimate contact position.     

高速弧齿锥齿轮点接触瞬态等温弹流数值分析

以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象,以弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,利用空间曲面共轭原理,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系,确定出动态坐标系与几何齿面、刀具产形面坐标系之间统一的变换关系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中各啮合点的油膜压力分布、油膜温度分布和油膜厚度分布情况进行研究,确定出啮合过程中最小油膜厚度、最大油膜压力等润滑特性的变化规律。     

基于人字齿轮啮合特性的滑动摩擦功率损失

以空间多重共轭啮合理论为基础,利用人字齿轮副轮齿接触特性与承载接触特性,提出一种计算人字齿轮滑动摩擦功率损失的方法。首先,利用人字齿轮副轮齿接触分析(TCA),获得人字齿轮齿面接触路径和印痕。然后,利用人字齿轮副承载接触分析(LTCA),计算得到啮合齿面瞬时椭圆长轴(接触点)上离散点的法向载荷和瞬时接触点的传动误差,把所得到的离散点载荷和传动误差分别转换成齿面瞬时接触点的法向载荷和相对滑动速度,二者与摩擦因数相乘得到人字齿轮瞬时接触点的滑动摩擦功率损失。最后,对人字齿轮齿面所有瞬时接触点的滑动摩擦功率损失进行拟合并积分,最终获得1对人字齿轮轮齿从啮入到啮出的滑动摩擦功损。     

斜齿轮滑动摩擦功率损失的计算

应用齿轮啮合理论,提出了斜齿轮啮合滑动摩擦功损的计算方法.首先,利用轮齿接触分析得到齿轮副的啮合路径和接触印痕:然后,利用承载接触分析求得齿面接触点法向载荷和承载传动误差,通过求解一个周期内所有啮合位置,可以得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合所有接触点的法向载荷和承载传动误差,极大减少了计算工作量;最后,将承载传动误差转换成齿面接触点的相对滑动速度并与该接触点处的摩擦力相乘得到该点的滑动摩擦功损,将所有接触点的滑动摩擦功损一起带入功率近似计算公式从而得到斜齿轮啮合的滑动摩擦功率损失.     

基于刀具法向基准的奥利康准双曲面齿轮精确建模与验证

基于奥利康制准双曲面齿轮切齿原理和加工方法,分析了三面刀刀头的结构和安装位置,提出了基于刀具NS(neutral surface)平面法向基准下刀盘数学模型的建立方法。在此基础上,推导了奥利康制准双曲面齿轮的加工机床坐标系,建立了成形法大轮和展成法小轮的齿面数学模型,整理了一套基于三面刀盘奥利康制准双曲面齿轮精确化建模流程。通过齿面模型得到的数学齿面与通过KIMOS软件得到的45点齿面进行对比和实际接触印痕与理论接触印痕对比两种方法进行齿面验证。结果表明:大小轮推导齿面与实际齿面齿线和几何形貌基本一致,小大轮齿面基本重合;小轮凹面最大误差位于小端偏齿顶处,其值为0.007 5 mm,大轮凸面最大为0.002 3 mm;KIMOS计算的理论轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)印痕与有限元计算印痕的位置方向基本一致,验证了齿面的正确性。     

人类天然关节和人工关节润滑机理的探讨

将关节接触简化为两弹性椭球体的接触,应用弹性流体动力润滑(Elasto-Hydrodynamic Lubrication-EHL)理论研究人类天然关节和人工关节的润滑状态.给出适用于静载、富油、低弹性模量材料的最小膜厚公式H_(min)=2.12(1-0.984e~(-0.579k)U~(0.579)W~(-0.224).由于关节实际上承受变载荷,挤压膜对关节的润滑有重要作用,为此本文进而提出称谓"动载弹性流体动力润滑"的关节润滑模型.应用这个模型,研究了人在行走时髋关节的润滑情况.研究结果表明,在一个行走周期内,髋关节的表面约三分之一时间处于弹性流体动力(Elasto-Hydrodynamic—EHD)润滑;三分之一时间处于混合润滑;其余时间处于边界润滑.这就是说,润滑状态是随时间而变化的.     

新型双环减速器的设计与实验验证

设计了一种新型双环减速器,并对其进行相关实验验证。采用封闭图法确定减速器内啮合齿轮副的变位系数,进而完成了该型减速器的结构设计与运动学仿真。利用ANSYS的APDL编程语言建立了新型双环减速器样机的三维有限元模型,对其进行了模态仿真与接触分析。结果表明,系统低阶固有频率远高于输入转频,其低阶振型依次表现为高速轴和输出轴在垂直和水平方向的弯曲;在额定载荷下共有3对轮齿发生接触,且最大应力远低于齿轮副的许用应力。样机负载运行和振动测试结果表明,新型双环减速器能在单、双轴驱动2种工况下运行;单轴驱动时,可利用非180°相位差克服机构的运动不确定性实现正常运转,而双轴驱动方式下的动力学性能较单轴驱动为好;减速器的传动效率随负载的增大而增加,且具有良好的短期过载能力。实验结果验证了所提方法能用于指导该型减速器的设计。     

Ease-off拓扑修形准双曲面齿轮齿面数控修正

为了改善汽车驱动桥综合传动性能,提出基于ease-off拓扑修形准双曲面齿轮设计与加工方法.预置传动误差及抛物线修形参数设计小轮法向自由ease-off拓扑修形曲面,建立小轮拓扑修形齿面模型,可以准确获得任意自由ease-off修形齿面的解析表达式.结合齿面承载接触分析(loaded tooth contact analysis,LTCA)方法,优化承载传动误差幅值(amplitude of loaded transmission error,ALTE)为最小,确定最优ease-off曲面参数,并推导其相对小轮理论齿面的目标修形量.基于刀具和计算机数控(CNC)机床各运动轴参数误差敏感性的齿面修正模型,分析各参数扰动对齿面误差的影响,进而确定合理的参数边界,以目标修形量误差平方和最小为目标函数,通过最小二乘法确定最优ease-off拓扑修形齿面的加工参数.结果表明:CNC机床各轴主要引起齿厚和对角修正,增加刀刃修正可以实现ease-off拓扑修形齿面的高精度修正,为高性能齿面自由ease-off修形设计与加工提供理论参考.     

试论弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮副载荷敏感度概念

通过分析齿轮副支承系统的弹性变形，提出了载荷当量ＶＨＪ的概念，利用这一概念能方便地求得支承系统变形与齿面接触区偏移的关系，进而给出了齿轮副载荷敏感度的概念，找到了影响齿轮副载荷敏感度的两个主要因素：一是齿轮副支承系统的刚性；二是轮齿齿面自身特性。并进一步分析了它与加工刀盘半径的关系。