基于齒面粗糙度的齒輪傳動(dòng)熱彈流潤(rùn)滑研究.pdf

1、在生產(chǎn)實(shí)際中，絕對(duì)光滑的輪齒齒面是不存在的，幾乎所有的齒輪傳動(dòng)都是在部分膜潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，即齒面嚙合既有潤(rùn)滑油膜又有粗糙峰接觸的混合狀態(tài)。齒面粗糙峰的存在無(wú)疑會(huì)對(duì)齒面摩擦力和輪齒接觸區(qū)次表面應(yīng)力分布產(chǎn)生重大影響。然而，現(xiàn)行的齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)基于僅適用于光滑表面干接觸的Hertz理論。顯然，依據(jù)該理論的設(shè)計(jì)結(jié)果必然存在較大誤差。因此，對(duì)齒輪傳動(dòng)的部分膜彈流潤(rùn)滑進(jìn)行研究具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 本文在考慮潤(rùn)滑流體非牛頓

2、特性的基礎(chǔ)上，分別采用多重網(wǎng)格法、逐排掃描法求解潤(rùn)滑方程組和溫度控制方程，通過(guò)一定量的數(shù)值計(jì)算，對(duì)線接觸部分膜熱彈流潤(rùn)滑問(wèn)題做了理論分析，探討了齒面粗糙度對(duì)齒面摩擦力和輪齒接觸應(yīng)力的影響。歸納、總結(jié)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，可形成如下主要結(jié)論： 1.在部分膜潤(rùn)滑狀態(tài)下，當(dāng)A＜1.6時(shí)，摩擦系數(shù)f隨油膜比厚A的增大急劇減??；之后，f隨A隨的降低幅度趨于平緩，但在A＜4.5之前一直呈下降趨勢(shì)；然而，A＞4.5后，f隨A的增大非降反增。這說(shuō)明，過(guò)

3、大的油膜比厚(過(guò)大的潤(rùn)滑油粘度)會(huì)加劇齒面磨損。 2.粗糙齒面接觸時(shí)的平均油膜厚度hr大于光滑齒面接觸時(shí)的相應(yīng)值hs。當(dāng)A較小時(shí)，二者差異明顯；隨著A的增大，差異幅度急劇減弱，但始終存在hr＞hs。即由于粗糙度的存在齒面油膜厚度不僅沒(méi)有降低反而有所增加，這一結(jié)論已被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，究其原因主要是齒面橫向粗糙條紋所產(chǎn)生的“泵效應(yīng)”。 3.適當(dāng)增加潤(rùn)滑油粘度及齒輪轉(zhuǎn)速有利于減小齒輪接觸應(yīng)力，但潤(rùn)滑油粘度及齒輪轉(zhuǎn)速也并非越大越好，而

4、是存在著一個(gè)合理的取值范圍。當(dāng)(ηu)過(guò)大時(shí)，反而會(huì)因?yàn)闈?rùn)滑油的粘度過(guò)稠而導(dǎo)致齒面摩擦力和輪齒接觸區(qū)次表面應(yīng)力同時(shí)增大，從而降低齒輪傳動(dòng)的疲勞壽命。 4.油膜比厚對(duì)粗糙齒面接觸時(shí)的最大主剪應(yīng)力τmax,r有重要影響。當(dāng)油膜比厚A＜23時(shí)，隨著油膜比厚的增加，粗糙齒面接觸的最大主剪應(yīng)力τmax,r急劇減小。但粗糙齒面接觸時(shí)的τmax,r始終大于光滑齒面接觸時(shí)的相應(yīng)值τmax,s。 5.最大主剪應(yīng)力的極大值τmax的極大值和