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考虑热影响的渐开线齿轮非稳态混合润滑研究

作　者: 畅通
导　师: 王优强
学　校: 青岛理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 混合润滑渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮流量因子粗糙度
分类号: TH117.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
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内容摘要

在工程实际中,由于温升、冲击载荷、表面粗糙度等因素的存在,绝大多数的油脂润滑机械零件,如齿轮,滚动轴承,凸轮等靠中心接触传递力或运动,通常是在混合润滑区中工作的。本文研究了渐开线直齿和斜齿圆柱齿轮的时变混合润滑问题,有利于理解接触的机理,预测润滑特性,以及改善零件寿命、性能及可靠性,开展对混合润滑模型的研究。首先根据直齿圆柱齿轮的几何关系和运动传动关系,为了研究混合润滑问题,在Reynolds方程中加入了流量因子,建立了渐开线直齿圆柱齿轮线接触的等温时变混合润滑模型。应用多重网格技术,综合考虑齿轮啮合点的曲率半径变化、卷吸速度变化、单双齿引起的载荷变化以及粗糙度的影响,对齿轮的一对轮齿从啮入到啮出的全过程进行了研究,得到了直齿轮时变混合润滑的完全数值解。然后考虑了油膜温升对油膜压力、润滑油密度和粘度的影响,通过能量方程和润滑基本方程的求解,得到了直齿圆柱齿轮的热混合润滑问题的完全数值解。其次分析了渐开线斜齿圆柱齿轮的几何参数、特点,推导出将斜齿轮任一啮合瞬时的几何参数转化为两个反向圆台的几何参数的计算公式。建立了渐开线斜齿圆柱齿轮的等温时变混合润滑模型。研究了斜齿轮的一对轮齿不同啮合瞬时等温润滑问题。利用齿面接触线域与齿轮啮合线域的一一对应关系,分析了各瞬时的油膜压力和厚度的时变特点,并进一步分析了啮合线上油膜压力和厚度的时变特点。最后计算并分析了斜齿轮不同瞬时的热混合润滑问题。与等温解对比,分析了加入温度影响后油膜压力、厚度及油膜温度的变化趋势。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
物理量名称及符号表  10-13
第1章绪论  13-22
  1.1 引言  13-14
  1.2 现代弹流理论的研究进展  14-18
    1.2.1 理论分析的发展  14-15
    1.2.2 实验技术的进步  15
    1.2.3 计算方法概述  15-18
  1.3 本文的研究背景  18-21
    1.3.1 有关混合润滑的几个概念  18-19
      1.3.1.1 干摩擦  18
      1.3.1.2 边界润滑  18
      1.3.1.3 全膜润滑  18-19
      1.3.1.4 混合润滑  19
    1.3.2 粗糙表面引起的混合润滑  19-20
    1.3.3 起动或制动过程中的混合润滑  20-21
  1.4 本文的主要研究内容  21-22
第2章渐开线直齿圆柱齿轮的时变等温混合润滑分析  22-41
  2.1 齿轮的润滑模型  22-25
    2.1.1 坐标系与卷吸速度  23
    2.1.2 综合曲率半径  23-24
    2.1.3 啮合点的载荷  24-25
  2.2 基本方程及其边界条件  25-28
    2.2.1 Reynolds方程  25-26
    2.2.2 膜厚方程  26
    2.2.3 载荷方程  26
    2.2.4 粘度方程  26-27
    2.2.5 密度方程  27
    2.2.6 剪应力及等效粘度的求法  27-28
  2.3 基本方程及其边界条件的无量纲化  28-31
    2.3.1 Reynold方程及其边界条件的无量纲化  29
    2.3.2 无量纲膜厚方程  29-30
    2.3.3 无量纲载荷方程  30
    2.3.4 表观粘度的无量纲化  30
    2.3.5 无量纲密压关系式  30
    2.3.6 与非牛顿特性有关的无量纲公式  30-31
  2.4 计算方法  31-33
    2.4.1 计算域及网格的确定  31
    2.4.2 差分格式及主要方程的离散  31-32
      2.4.2.1 无量纲Reynolds方程的离散  31-32
      2.4.2.2 无量纲膜厚方程的离散  32
      2.4.2.3 载荷方程的离散  32
    2.4.3 数值求解  32-33
  2.5 结果分析  33-39
  2.6 本章小结  39-41
第3章直齿圆柱齿轮非牛顿时变热混合润滑数值分析  41-60
  3.1 基本方程及其边界条件  41-44
    3.1.1 粘度方程  41
    3.1.2 密度方程  41
    3.1.3 能量方程  41-43
    3.1.4 固体的热传导方程  43-44
  3.2 无量纲方程  44-45
    3.2.1 无量纲表观粘度  44
    3.2.2 无量纲密度方程  44
    3.2.3 无量纲油膜能量方程  44-45
    3.2.4 两齿轮的无量纲能量方程  45
    3.2.5 摩擦系数的计算  45
  3.3 温度场的求解  45-49
  3.4 压力的计算域和时间的划分  49-50
  3.5 结果分析  50-58
  3.6 本章小结  58-60
第4章渐开线斜齿圆柱齿轮混合润滑研究  60-78
  4.1 混合润滑模型  60-63
    4.1.1 参数变量  61-62
    4.1.2 基本参数的计算  62-63
  4.2 载荷与速度的转化  63-64
    4.2.1 载荷的转化  63-64
    4.2.2 速度的转化  64
  4.3 载荷分配  64-65
  4.4 求解域的设定及速度分析  65-66
  4.5 数学模型及无量纲化  66-70
    4.5.1 基本方程  66-68
    4.5.2 基本方程的无量纲化  68-70
  4.6 数值求解方法  70
  4.7 结果分析  70-76
  4.8 本章小结  76-78
第5章渐开线斜齿圆柱齿轮的时变热混合混合润滑分析  78-92
  5.1 数学模型及无量纲化  78-83
    5.1.1 基本方程  78-81
    5.1.2 基本方程的边界条件  81
    5.1.3 基本方程的无量纲化  81-83
    5.1.4 边界条件的无量纲化  83
  5.2 数值求解方法  83-84
  5.3 结果分析  84-91
  5.5 本章小结  91-92
结束语  92-94
参考文献  94-102
攻读硕士学位期间完成的学术论文  102-103
致谢  103

考虑热影响的渐开线齿轮非稳态混合润滑研究

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