线接触弹流润滑油膜动特性及压力极值研究

摘要

线接触存在于许多机械零件中，比如齿轮，滚子轴承等。这些零件工作时往往处于弹性流体动力润滑状态。一直以来在对这些零件进行动力学分析和强度设计时都忽略了润滑作用，而随着工业向着高速化静音化的方向发展，对零件的动力学性能和强度要求越来越高，研究弹流油膜对系统动力学性能和零件强度与寿命的影响显得越来越重要。
　　本文首先介绍了稳态和非稳态线接触弹流润滑问题的数学模型及求解方法，编制了相应的计算程序，通过计算稳态算例和纯挤压工况下的非稳态算例验证了所编程序的正确性及精确性。
　　通过对线接触摩擦副中的油膜做近似线性化处理，建立了油膜刚度阻尼的计算模型；通过在非稳态弹流润滑模型中引入动力学方程，分别建立了位移扰动，简谐激励扰动和瞬时变载扰动下线接触摩擦副的摩擦学动力学耦合模型，采用复合直接迭代法进行求解，得到了相应的自由振动曲线；计算得到了不同初始扰动条件下的油膜动特性参数；并研究了油膜刚度阻尼随载荷速度参数的变化趋势，分析了不同扰动条件对油膜刚度阻尼的影响。结果表明，油膜刚度阻尼均随着载荷变大而变大，随着速度变大而减小；油膜刚度阻尼与初始扰动条件无关。
　　最后在大量算例的基础上，通过数值回归研究了载荷速度材料参数对二次压力峰和中心压力的影响，并拟合得到了二次压力峰和中心压力关于载荷，速度和材料参数的简单公式，经检验，所提出的拟合公式精度令人满意，可以满足工程设计需要。

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1 绪论

1.1 选题的意义

1.2非稳态弹流发展历程

1.3线接触EHL状态下油膜动特性及压力极值研究概况

1.4本文章节安排

2 线接触弹流问题的复合直接迭代法

2.1 基本假设

2.2 基本方程

2.3方程的无量纲化

2.4 方程的离散与解法

2.5 算例与分析

2.6 本章小结

3 线接触EHL油膜的动力学特性

3.1 油膜刚度阻尼计算模型

3.2 线接触摩擦副的动力学方程

3.3位移扰动下的摩擦学动力学耦合模型

3.4 简谐激励扰动下的摩擦学动力学耦合模型及数值求解

3.5瞬时变载扰动下的摩擦学动力学耦合模型及数值求解

3.6算例与分析

3.7 本章小结

4 线接触弹流油膜刚度阻尼计算分析

4.1 载荷、速度对弹流油膜刚度阻尼影响

4.2不同扰动对于油膜刚度阻尼的影响

4.3 简谐扰动频率对油膜刚度阻尼的影响

4.4本章小结

5 线接触弹流润滑状态下二次峰压力和中心压力

5.1 数值结果及回归

5.2 线接触EHL状态下二次压力峰幅值和中心压力幅值拟合公式

5.3拟合公式精度检验

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果