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基于非牛顿流体的齿轮热弹流润滑

本文在考虑了润滑剂的热效应和非牛顿效应后,对渐开线直齿轮的弹流润滑问题进行了理论研究,获得了齿轮传动的压力分布、温度分布、油膜形状和齿面摩擦系数的取值范围及其沿齿轮传动啮合线的分布规律。本文采用C语言编制了大型计算机程序进行数值计算,数值计算中采用梯度-牛顿联合法求解Reynolds方程和油膜厚度方程,采用步进法求解能量方程和热界面方程,获得了满意的数值结果。本文程序所适用的范围是:无量纲速度参数U的数量级为10~(-12)至10~(-10)、载荷参数W的数量级10~(-5)至10~(-3)和滑差率S小于0.1,除了滑差率较小外,前两个参数完全涵盖了工业齿轮传动的实际情况。从而解决了牛顿法在求解高速、重载条件下弹流问题时收敛困难的顽症,这是本文的主要成果之一。应用本文研发的计算机程序,选用齿轮传动的实际参数,先后进行了50余组的基于非牛顿流体的热弹流润滑计算,所得的主要结论如下:1、当齿轮在节点啮合时,齿轮转速及载荷的变化对压力  (本文共91页) 本文目录 | 阅读全文>>

南京航空航天大学
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基于非牛顿流体的圆柱齿轮副热弹流润滑研究

圆柱齿轮具有传动效率高、结构紧凑、承载能力大等优点,因此被广泛应用于船舶、汽车、航空等领域。润滑失效是圆柱齿轮传动失效的主要方式之一,而油膜破裂导致金属固体直接接触,产生局部高温,容易形成齿面磨损、胶合等失效形式。目前,齿轮的摩擦、磨损及润滑问题的研究已成为新的热点研究区域。本文以圆柱齿轮副为研究对象,基于有限长线接触模型,开展其非牛顿流体热弹流润滑研究,为齿轮参数设计提供摩擦学理论依据,具有一定的理论意义和工程应用价值。本文主要从以下五方面开展工作:1)圆锥滚子接触副的弹流润滑数值研究。以圆锥滚子与无限大刚性平面接触模型为研究对象,研究其压力、膜厚和温度的分布情况,分析不同工况下摩擦系数的变化规律,为斜齿轮传动的润滑分析提供理论基础。2)直齿轮副非牛顿流体热弹流润滑数值研究。针对直齿轮副弹流润滑模型,考虑流体的非牛顿特性、时变效应以及热效应,研究工况参数对其摩擦特性的影响。3)斜齿轮副牛顿流体等温弹流润滑数值研究。将斜齿轮啮合...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效分析

乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑问题是近年来研究弹流润滑理论的热门问题。传统弹流润滑研究均是基于充分供油条件下进行的,即润滑区的上游边界离接触区足够远,供油量足够大。如果上游边界离接触区太近,会使供油量减少,润滑膜厚变小,这种润滑状态称为乏油润滑。齿轮传动乏油润滑会使油膜厚度降低,油膜的平均温升增高,油膜压力分布趋于Hertz接触状态,导致润滑失效。齿轮胶合是齿轮传动常见的失效形式之一,由乏油润滑不足导致的温升,是齿轮发生胶合失效的主要原因。因此,对乏油条件下齿轮传动的热弹流润滑与胶合失效的研究具有较高的理论意义和实际价值。本文具体的研究工作及结论如下:1)在赫兹接触理论的基础上,建立了标准渐开线齿廓的齿面接触压力的理论模型;分析了齿轮啮合过程中主、从动轮轮齿的滑动速度,获得了齿面摩擦热流量的计算方法;研究了轮齿啮合面强制对流冷却条件下的对流传热系数及润滑油与空气混合流动状态下齿轮端面的对流传热系数的计算方法。2)在齿轮啮合原理和...  (本文共85页) 本文目录 | 阅读全文>>

重庆大学
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低速重载齿轮传动微观热弹流润滑数值分析及齿面抛光实验研究

齿轮传动是机械传动中最重要且应用最广泛的传动形式之一,它的接触强度设计是以hertz弹性接触理论为基础,而这种理论只是光滑表面且无润滑的静态接触,这与实际有很大的差距。然而在齿轮润滑过程中,弹流油膜的厚度通常只有1μm左右甚至更小,而齿面因切削形成的粗糙度和它处于一个数量级,齿面粗糙峰频繁碰撞,造成接触峰点弹塑性变形和金属迁移。大量实验证明,齿面损伤都是因润滑失效引起的,如点蚀、过度磨损以及胶合等,尤其在低速重载齿轮传动中润滑失效占失效的60%以上。因此,对低速重载齿轮传动热弹润滑研究具有较高的理论意义和实际价值,本文具体的研究工作及结论如下:1)首先在齿轮啮合原理、齿面粗糙度效应和非牛顿流体特性的基础上建立了低速重载齿轮传动微观热弹流润滑的数学模型,并针对该数学模型中形式相当复杂的二阶非线性偏微分方程组的特征,运用多重网格法(Multi-Grid Method)求解压力分布时变解、多重网格积分法计算弹性变形、逐列扫描法计算温度...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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渐开线齿轮传动的时变非牛顿热弹流润滑研究

迄今为止,渐开线圆柱齿轮传动接触疲劳强度设计是基于仅仅适用于干接触的Hertz弹性理论进行的。然而,人们在实践中发现,齿轮传动在一定运转条件下可以实现弹性流体润滑,而且油膜厚度、压力分布、温度场以及齿面摩擦力等都直接影响到齿面胶合、擦伤和接触疲劳失效;同时,在齿轮传动过程中,轮齿载荷、速度以及综合曲率半径等都始终处在变化之中,而且齿轮润滑剂在很多工况下大都不符合牛顿粘性剪切定律;此外,齿轮传动过程中齿面还常伴有高温。所以,齿轮的润滑问题属于复杂的时变(瞬态)热弹流润滑问题。因此,本项研究既有一定的理论意义又有较强的实际价值。本文首先综述了前人的研究工作。接着,在综合考虑齿轮传动过程中载荷、速度、曲率半径的时变性以及润滑剂的热效应和非牛顿特性的基础上,建立了齿轮传动时变非牛顿热弹流润滑的数学模型。基于此模型进行了数值计算。有必要指出,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易于发散且收敛速度缓慢。为了克服这一困难,本...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

太原理工大学
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基于齿面粗糙度的齿轮传动热弹流润滑研究

在生产实际中,绝对光滑的轮齿齿面是不存在的,几乎所有的齿轮传动都是在部分膜润滑状态下工作,即齿面啮合既有润滑油膜又有粗糙峰接触的混合状态。齿面粗糙峰的存在无疑会对齿面摩擦力和轮齿接触区次表面应力分布产生重大影响。然而,现行的齿轮传动接触疲劳强度设计基于仅适用于光滑表面干接触的Hertz理论。显然,依据该理论的设计结果必然存在较大误差。因此,对齿轮传动的部分膜弹流润滑进行研究具有一定的理论意义和实用价值。本文在考虑润滑流体非牛顿特性的基础上,分别采用多重网格法、逐排扫描法求解润滑方程组和温度控制方程,通过一定量的数值计算,对线接触部分膜热弹流润滑问题做了理论分析,探讨了齿面粗糙度对齿面摩擦力和轮齿接触应力的影响。归纳、总结数值计算结果,可形成如下主要结论:1.在部分膜润滑状态下,当Λ4.5后,f随Λ的增大非降反增。这说明,过大的油膜比厚(过大的润滑油粘度)会加剧齿面磨损。  (本文共94页) 本文目录 | 阅读全文>>