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《太原理工大学》 2005年 博士论文
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渐开线齿轮传动的混合弹流润滑研究

高创宽  
【摘要】:渐开线圆柱齿轮传动的接触疲劳强度设计是以Herze理论为基础的,而Herze理论仅仅适用于一对光滑表面之间无润滑、无摩擦的静态接触,这与齿轮传动的实际状况出入较大。因为轮齿在啮合过程中,由于齿面之间的相对滑动不可避免地导致摩擦力的产生;此外,所有的轮齿齿面都是凹凸不平的且一般都处在润滑接触状态。这样,齿面接触载荷往往由润滑油膜和齿面粗糙峰之间的直接接触来共同承担,这就意味着绝大多数齿轮传动都工作在混合润滑状态下。因此,本项研究既具有一定的理论意义又富有较强的实际价值。 本文首先建立了混合弹流润滑状态下齿面摩擦系数的计算模型,基于此模型进行了80余组数值计算。计算结果显示:当油膜比厚λ1.6时,摩擦系数μ随λ的增大急剧减小;之后,μ的降低幅度趋于平缓,但在μ≤4.5之前一直呈下降趋势。然而,在μ4.5后,μ随λ的增大略有上升。这说明,过大的油膜比厚(过稠的润滑油粘度)会加剧齿面的摩擦损耗。在此基础上,通过对计算结果的回归分析,形成了混合弹流润滑状态下齿面摩擦系数的计算公式。 混合弹流润滑数值计算是本文的重点和难点。其困难在于数值计算中的易于发散且收敛速度缓慢。为了解决这一难题,本文借助泛函理论对Reynolds方程的求解做了收敛分析,基于分析结果对计算区域做了合理离散,并通过采用快速迭代法和谨慎选用计算初值等技术手段,使计算速度与通常算法相比提高了6-30倍,但仍保持了通常算法的计算精度。采用修改后的算法,本文先后进行了近40组混合弹流润滑数值计算。计算结果表明,与全膜弹流润滑相比,混合弹流润滑状


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