本文關(guān)鍵詞：固體潤滑涂層齒輪傳動溫度場分析

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【摘要】：齒輪傳動由于具有傳動比準確,傳動效率高,功率恒定、安全可靠等優(yōu)點在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應用。重載高速工況下,齒輪由于摩擦生熱引起齒面溫度過高,嚙合齒面不能形成有效的流動潤滑油膜,從而引起齒面膠合失效;同時,齒輪溫升過高會導致熱變形過大,從而引起附加熱應力,嚴重情況下會造成齒側(cè)傳動間隙消除。齒輪傳動在高溫、高真空、高負荷和強輻射等極端環(huán)境下工作時,傳統(tǒng)的潤滑系統(tǒng)往往不能達到理想潤滑效果,因此,固體潤滑技術(shù)得以發(fā)展和應用。為了滿足重載高速齒輪傳動的需要,改善重載高速齒輪的傳動性能,在齒輪齒面上生成具有良好減摩性和抗膠合性的固體潤滑涂層。本文以電動推進系統(tǒng)減速傳動機構(gòu)為最終使用對象,結(jié)合齒輪嚙合理論、傳熱學、摩擦學、表面工程技術(shù)、熱分析技術(shù)和有限元理論,研究了齒輪溫度場變化規(guī)律和固體潤滑涂層性能及摩擦磨損機理,為了將固體潤滑涂層應用到重載高速齒輪上以滿足減速傳動機構(gòu)的功能和性能要求,做了比較系統(tǒng)的理論分析與實驗研究。本文具體的研究工作如下:①在傳熱學的基本理論和概念基礎(chǔ)上,推導了導熱偏微分方程,討論了齒輪本體穩(wěn)態(tài)溫度場的熱平衡方程及相關(guān)的邊界條件;根據(jù)赫茲接觸理論基礎(chǔ),分析了嚙合過程中齒輪副間的相對滑動速度、齒面赫茲接觸應力的變化規(guī)律;研究了齒面輸入熱流量的計算方法,討論了在潤滑條件下齒輪嚙合面、端面等區(qū)域的對流換熱系數(shù)。②建立了齒輪本體溫度場的有限元分析模型,計算了齒面輸入摩擦熱、對流換熱系數(shù)等相關(guān)熱物性參數(shù),應用有限元分析軟件ANSYS分析了齒輪穩(wěn)態(tài)溫度場分布規(guī)律;在不同的載荷、轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)等傳動參數(shù)影響下,分析這些參數(shù)對齒輪本體穩(wěn)態(tài)溫度場的影響規(guī)律,并系統(tǒng)的討論了其對齒輪本體溫度場的影響特性。③為了將低溫離子滲硫?qū)討玫街剌d高速齒輪傳動中,在GCr15鋼球表面制備得到Fe S固體潤滑涂層。在MRS-1J機械式四球摩擦磨損試驗機上進行了試驗,測定了不同對摩副的摩擦系數(shù)、磨斑直徑。在脂潤滑和油潤滑條件下對基底鋼球、涂層鋼球的摩擦磨損性能進行了分析對比。利用掃描電鏡和電子能譜儀對磨斑表面進行了微觀分析和能譜分析,分析了涂層的摩擦磨損機理,并建立了涂層的磨損機理模型。結(jié)果表明,Fe S涂層在潤滑條件下表現(xiàn)出較好的摩擦磨損性能,主要的磨損機理為磨粒磨損。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH132.41

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