Ease-off拓扑修形准双曲面齿轮齿面多目标优化设计方法

为了提高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齿面多目标优化设计方法。预置传动误差参数及抛物线修形参数设计小轮法向ease-off曲面,小轮修形齿面表示为大轮的共轭齿面叠加ease-off曲面。结合齿面接触分析(TCA)、齿面承载接触分析(LTCA)方法及齿轮摩擦理论最新进展,得到接触线离散点的滑动速度、啮合承载变形、载荷分布及局部摩擦系数,进而确定齿面瞬时啮合效率和Block闪温。以承载传动误差幅值(ALTE)最小、齿面闪温最小和平均啮合效率最大进行多目标优化,获得最佳修形齿面,并分析齿面滑动速度与综合曲率半径的变化及重合度对啮合性能的影响。算例表明:最优ease-off修形齿面在啮入、啮出端有足够的抛物线传动误差,可有效减小ALTE并降低安装误差的敏感性;在整个齿高方向有一定的齿廓修形且接触迹线角较小时,齿轮副则有较大重合度,且齿顶、齿根载荷向节线附近集中,而节线附近的滑动速度较小,导致接触线平均摩擦系数下降,因此,啮合效率增加,齿面闪温下降;齿面适配量过大时,接触线载荷增加,摩擦功耗增大,啮合效率减小。     

动态热电偶法测量齿面闪温分布实验研究

用动态热电偶法测量齿面闪温分布,设计制造可测出全齿面闪温的三片组合带电阻式齿轮结构。测试结果与理论计算结果基本一致。提出了利用动态热电偶测得的齿面闪温分布曲线计算齿面积分温度的方法。     

齿轮热胶合承载能力数值计算方法研究

建立了时域内高速重载齿轮系统热平衡状态分析模型,推导了齿面温升公式,通过数值计算方法得到了接触点温度随时间的变化规律以及闪温沿啮合线的分布规律. 建立了符合实际工况的热弹流理论分析模型,将本体温度作为初始温度进行求解,以界面最高温升作为接触点闪温,得到了接触点的温度场、闪温以及沿啮合线的闪温分布,获得了沿啮合线的膜厚比,最后综合比较分析了Blok理论和热弹流理论. 结果表明:文中两种数值方法所求闪温与Blok闪温十分接近,热弹流法从理论上来讲更符合实际情况. 热弹流计算结果可以同时得到齿面闪温和油膜厚度等参数,为热胶合强度设计和校核提供更多的信息.      

宽斜齿轮多目标修形优化设计

通过理论齿面叠加修形曲面方法来设计斜齿轮修形齿面,根据齿轮接触分析、承载接触分析计算得到承载变形、接触线上的离散载荷及啮合刚度,应用弹流润滑剂理论确定离散点的局部摩擦系数,并通过Blok闪温公式获得齿面闪温,建立斜齿轮啮合型弯-扭-轴-摆10自由度动力学模型;以承载传动误差幅值、齿面闪温最小、齿面载荷均匀及振动加速度最小为目标,通过改进的粒子群优化算法确定了最佳修形齿面。结果表明:修形后齿轮副重合度增加,载荷均匀,齿面闪温分布明显改善;随转速、载荷的增加,啮合冲击逐渐增大,且随转速增加,啮合冲击激励较刚度激励的振动更加明显,因此共振的敏感性降低,多载荷承载传动误差幅值反映了振动随载荷变化趋势;修形后传动误差幅值、啮合冲击降低,因此有效降低了系统振动。     

重载下准双曲面齿轮传动界面润滑机理分析

综合考虑了准双曲面齿轮传动接触几何、卷吸速度与椭圆主轴不重合、润滑剂流变特性等因素,建立了准双曲面齿轮传动界面润滑机理分析的统一数学模型,数值分析了重载下准双曲面齿轮传动一对啮合副从啮入到啮出过程中啮合点油膜、压力、闪温和von Mises应力的演变规律,探讨了小齿轮转速对传动界面润滑性能的影响。结果表明:从啮入到啮出过程中,啮合点的中心油膜厚度和最大von Mises应力呈现单调递减趋势,表面最大闪温则是先升高然后逐渐降低;转速对传动界面润滑状态的影响非常显著,随着转速的逐渐减小,啮合点中心油膜厚度也随之减小,由于工程中粗糙表面的存在,界面容易因滑动摩擦发生磨损;转速越高,啮合点的闪温也越高,此时齿面容易发生胶合失效,为了最大限度地避免齿面磨损和胶合,需要合理选择准双曲面齿轮的运行转速。     

润滑油温度对齿轮胶合承载能力的影响

着重研究润滑油温度对齿轮胶合承载能力的影响,并使用电子探针分析了试验后的试件表面。试验结果表明,使用非极压润滑油时胶合温度是稳定的,而使用极压润滑油时,胶合温度受油温影响很大。当使用极压润滑油,油温在50—100℃时,胶合温度随油温增加而增加。这种变化随油中的极压添加剂含量增加而加剧。在本文实验条件下,极压润滑油不存在恒定的临界胶合温度。     

基于时变刚度的齿轮系统动载荷及热弹流润滑分析

基于时变刚度,通过数值方法得到齿轮系统传动误差的动态响应和1个啮合周期内的动载荷分布,研究系统拍振和共振现象以及阻尼系数、转速对动载系数的影响。建立动载荷下的瞬态热弹流分析模型,分析啮合过程中的最大压力、油膜厚度以及动态闪温随时间变化规律,并与静态分析结果进行比较。研究结果表明:轮齿在啮入端及由单双齿转换处存在较大的动载荷,增加阻尼系数、避开共振区和拍振区都可以有效减小动载荷;啮入端是闪温最高和膜厚最小的部分,是胶合承载能力较低的区域。仿真结果为齿轮系统动情况下强度设计和胶合承载能力设计提供了依据。     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮温度预测模型构建

基于摩擦学原理,给出了变双曲圆弧齿线圆柱(VH-CATT)齿轮在混合弹流润滑下齿面摩擦因数沿啮合线的变化规律;首先,通过建立VH-CATT齿轮的热网络模型,得到了齿轮副在啮合过程中齿轮本体的热对流矩阵和热阻矩阵;然后,基于Blok闪温理论和赫兹接触理论,建立了混合润滑状态下VH-CATT齿轮齿面闪温计算模型,得到了齿面...     

闪温问题的有限元分析

在使用闪温准则计算胶合承载能力时,必须计算闪温和本体温度。本文使用一种新的称之为准稳态热传导的有限元方法,提出了比较精确地计算闪温和本体温度的方法,并通过试验验证了计算结果。