齿轮齿条传动往复运动的热弹流润滑分析

摘要

齿轮齿条传动机构由于可以实现圆周运动和直线运动之间的相互转换，在现代机械中被广泛应用。当机构承受大的载荷和大的滑动速度时，若润滑不合理，齿轮和齿条表面容易产生磨损和胶合等失效行为。本文针对往复运动齿轮齿条机构，建立了无限长线接触弹流润滑模型，求得了往复运动齿轮齿条机构的热弹流润滑数值解，考虑的影响因素包括：啮合点位置、模数、线角传动比等参数，粗糙纹理形状，载荷在啮合周期内变化，变位系数，换向过程持续时间，换向过程在啮合线内所处位置等。
　　（1）分析了不同参数对齿轮齿条机构稳态弹流润滑数值解的影响，求解得到齿轮齿条机构在不同参数影响下接触区内油膜压力和膜厚的分布规律，包括啮合点位置、模数、线角传动比等参数对机构润滑的影响，并比较了三种粗糙纹理对机构接触区油膜压力、膜厚和温度的影响。
　　（2）考虑了单双齿啮合相互转换时载荷随时间的变化，计算了齿轮齿条机构在一个啮合周期内的压力和膜厚，讨论了单双齿交替啮合载荷随时间的变化和变位系数对机构啮合周期内中心压力、中心膜厚、最小膜厚和最高温度的影响，以及不同啮合点处接触区内油膜压力和膜厚的变化规律。
　　（3）考虑热效应、非牛顿效应和载荷时变效应，将往复运动与单向运动的弹流润滑状况进行比较，比较了一个啮合周期内中心压力、中心膜厚、最小膜厚和最高温度的变化，比较了换向点处与单向运动啮合线上相同位置的接触区压力和膜厚；研究了载荷变化对往复运动齿轮齿条机构一个啮合周期内中心压力、中心膜厚、最小膜厚和最高温度的影响，和载荷大小对换向点处接触区内压力和膜厚的影响。
　　（4）运用齿轮齿条传动机构的非稳态弹流润滑模型，考虑了齿轮齿条传动过程中的载荷变化，在换向过程中考虑表面速度变化，讨论了往复运动换向过程持续时间对齿轮齿条传动润滑状态的影响。计算了不同换向过程持续时间影响下一个啮合周期上最小膜厚、最高温度、中心压力和中心膜厚的变化，以及换向过程不同瞬时接触区压力和膜厚分布。
　　（5）在往复运动齿轮齿条机构非稳态弹流润滑的基础上，讨论了齿轮齿条啮合过程中，往复运动换向过程沿啮合线上所处位置不同时对齿轮齿条传动润滑状态的影响。计算了换向过程在啮合线上所处不同位置时一个啮合周期上最小膜厚、最高温度、中心压力和中心膜厚的变化，以及对不同换向位置时换向过程中不同瞬时接触区的膜厚进行比较，以获得对机构润滑较有利的换向位置。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3课题主要研究内容

第2章 齿轮齿条机构的稳态弹流润滑分析

2.1 齿轮齿条机构润滑模型

2.2 控制方程

2.3控制方程无量纲化

2.4数值方法

2.5结果分析与讨论

2.6 本章小结

第3章 考虑载荷时变和变位对齿轮齿条机构影响的润滑分析

3.1 理论模型

3.2 基本方程

3.3 结果分析与讨论

3.4 本章小结

第4章 齿轮齿条传动往复运动过程的润滑分析

4.1 基本方程及边界条件

4.2 结果分析与讨论

4.4 本章小结

第5章 换向时间对往复运动齿轮齿条润滑的影响

5.1 基本方程

5.2 结果分析与讨论

5.3 本章小结

第6章 往复运动齿轮齿条传动不同换向位置的润滑分析

6.1 结果分析与讨论

6.2 本章小结

结束语

参考文献

攻读硕士期间完成的学术论文及专利

致谢