漸開線斜齒圓柱齒輪傳動的主動摩擦學(xué)設(shè)計.pdf

1、據(jù)權(quán)威估計，由摩擦磨損消耗的能源大約占到總能源的三分之一。近期研究表明，通過節(jié)約獲取的利益相當(dāng)于研發(fā)投入經(jīng)費(fèi)的50倍，這些節(jié)約不僅現(xiàn)實而且重要，它不需要投入大量資金。研究摩擦學(xué)之目的正在于減少表面摩擦磨損所造成的損失，從而提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品性能，減少零件失效，節(jié)約寶貴資源。
　　 現(xiàn)行漸開線圓柱齒輪傳動接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計步驟往往是先依據(jù)赫茲(Hertz)理論確定輪齒主要尺寸，然后再對潤滑條件進(jìn)行被動驗算，致使有的齒輪傳動尤其是

2、低速重載齒輪傳動會因潤滑不良而失效。因此，很有必要在強(qiáng)度設(shè)計時對潤滑條件進(jìn)行同步設(shè)計。此設(shè)計方法被稱為齒輪傳動的主動摩擦學(xué)設(shè)計。
　　 本文以Hertz理論和彈流潤滑理論為基礎(chǔ)，將現(xiàn)行齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計與潤滑設(shè)計公式有機(jī)耦合，建立了漸開線斜齒圓柱齒輪傳動的主動摩擦學(xué)設(shè)計模型;基于此模型，應(yīng)用VB語言開發(fā)了計算機(jī)程序;然后，利用此程序，針對31種不同工況條件進(jìn)行了計算，從理論上分析了齒輪轉(zhuǎn)速、精度等級、傳遞功率（載荷）、潤滑劑粘

3、度、油膜比厚等因素對齒輪傳動設(shè)計結(jié)果的影響。歸納本文研究內(nèi)容，可得如下主要研究結(jié)果:
　　 1.在保持齒輪精度等級、油膜比厚、潤滑劑粘度等參數(shù)不變的前提下，小齒輪分度圓直徑d隨齒輪轉(zhuǎn)速n的增大而減小。當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速較低時，依據(jù)潤滑設(shè)計與摩擦學(xué)設(shè)計模型計算所得d值隨著轉(zhuǎn)速n的增大急劇減小;在中速狀態(tài)下，d隨n的變化曲線較為平緩;對于高速傳動，基于三個設(shè)計模型的計算結(jié)果逐漸趨于一致。需要強(qiáng)調(diào)的是，在任何工況條件下，依據(jù)摩擦學(xué)設(shè)計模型的設(shè)

4、計結(jié)果可同時滿足強(qiáng)度條件和潤滑要求。
　　 2.對于中、重載齒輪傳動而言，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速n較低時，依據(jù)現(xiàn)行強(qiáng)度設(shè)計理論的計算結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足潤滑要求，建議此時依照本文提出的摩擦學(xué)設(shè)計模型進(jìn)行設(shè)計;當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)速n較高時，現(xiàn)行強(qiáng)度設(shè)計結(jié)果可基本滿足潤滑要求;當(dāng)齒輪傳動處于中速狀態(tài)時，為了能滿足潤滑要求，需對按現(xiàn)行強(qiáng)度理論設(shè)計所得尺寸增大50％以上。
　　 3.在保持齒輪轉(zhuǎn)速、精度等級、傳遞功率（載荷）、潤滑劑粘度固定不變的前提下，

5、基于潤滑設(shè)計和摩擦學(xué)設(shè)計兩種模型所得d值隨著油膜比厚λ的增加近乎呈線性增大。
　　 4.在相同的工況條件下，齒輪精度等級越高，小輪分度圓直徑d就越小，但齒輪精度等級對設(shè)計結(jié)果的影響并不十分明顯。當(dāng)精度等級從7級增至6級時，d值約減小10％左右。
　　 5.隨著潤滑劑粘度η的增大，小齒輪分度圓直徑d單調(diào)下降。尤其是當(dāng)粘度η＜0.15(Pa·s)時，d隨η的提高急劇減小;此后，d值下降趨勢非常緩慢。因此，在一定的工況條件下，

6、一味追求使用高粘度潤滑劑，只能取得事倍功半之效果。
　　 本文的創(chuàng)新點是開發(fā)了計算機(jī)程序并建立了人機(jī)對話界面，只要給定齒輪傳動基本參數(shù)，應(yīng)用本程序即可在數(shù)秒鐘內(nèi)自動完成漸開線斜齒圓柱齒輪傳動的強(qiáng)度設(shè)計、潤滑設(shè)計與摩擦學(xué)設(shè)計。不足之處是在建立潤滑設(shè)計模型時，未能考慮齒面粗糙度效應(yīng)及齒面瞬態(tài)熱效應(yīng)，直接影響了潤滑設(shè)計模型的實用性。此外，在低速條件下，依據(jù)本文建立的摩擦學(xué)設(shè)計模型算出的齒輪尺寸偏大，這會明顯提高生產(chǎn)成本，而此成本是否遠(yuǎn)