【摘要】：齒輪齒條傳動機構(gòu)由于可以實現(xiàn)圓周運動和直線運動之間的相互轉(zhuǎn)換,在現(xiàn)代機械中被廣泛應用。當機構(gòu)承受大的載荷和大的滑動速度時,若潤滑不合理,齒輪和齒條表面容易產(chǎn)生磨損和膠合等失效行為。本文針對往復運動齒輪齒條機構(gòu),建立了無限長線接觸彈流潤滑模型,求得了往復運動齒輪齒條機構(gòu)的熱彈流潤滑數(shù)值解,考慮的影響因素包括:嚙合點位置、模數(shù)、線角傳動比等參數(shù),粗糙紋理形狀,載荷在嚙合周期內(nèi)變化,變位系數(shù),換向過程持續(xù)時間,換向過程在嚙合線內(nèi)所處位置等。(1)分析了不同參數(shù)對齒輪齒條機構(gòu)穩(wěn)態(tài)彈流潤滑數(shù)值解的影響,求解得到齒輪齒條機構(gòu)在不同參數(shù)影響下接觸區(qū)內(nèi)油膜壓力和膜厚的分布規(guī)律,包括嚙合點位置、模數(shù)、線角傳動比等參數(shù)對機構(gòu)潤滑的影響,并比較了三種粗糙紋理對機構(gòu)接觸區(qū)油膜壓力、膜厚和溫度的影響。(2)考慮了單雙齒嚙合相互轉(zhuǎn)換時載荷隨時間的變化,計算了齒輪齒條機構(gòu)在一個嚙合周期內(nèi)的壓力和膜厚,討論了單雙齒交替嚙合載荷隨時間的變化和變位系數(shù)對機構(gòu)嚙合周期內(nèi)中心壓力、中心膜厚、最小膜厚和最高溫度的影響,以及不同嚙合點處接觸區(qū)內(nèi)油膜壓力和膜厚的變化規(guī)律。(3)考慮熱效應、非牛頓效應和載荷時變效應,將往復運動與單向運動的彈流潤滑狀況進行比較,比較了一個嚙合周期內(nèi)中心壓力、中心膜厚、最小膜厚和最高溫度的變化,比較了換向點處與單向運動嚙合線上相同位置的接觸區(qū)壓力和膜厚;研究了載荷變化對往復運動齒輪齒條機構(gòu)一個嚙合周期內(nèi)中心壓力、中心膜厚、最小膜厚和最高溫度的影響,和載荷大小對換向點處接觸區(qū)內(nèi)壓力和膜厚的影響。(4)運用齒輪齒條傳動機構(gòu)的非穩(wěn)態(tài)彈流潤滑模型,考慮了齒輪齒條傳動過程中的載荷變化,在換向過程中考慮表面速度變化,討論了往復運動換向過程持續(xù)時間對齒輪齒條傳動潤滑狀態(tài)的影響。計算了不同換向過程持續(xù)時間影響下一個嚙合周期上最小膜厚、最高溫度、中心壓力和中心膜厚的變化,以及換向過程不同瞬時接觸區(qū)壓力和膜厚分布。(5)在往復運動齒輪齒條機構(gòu)非穩(wěn)態(tài)彈流潤滑的基礎(chǔ)上,討論了齒輪齒條嚙合過程中,往復運動換向過程沿嚙合線上所處位置不同時對齒輪齒條傳動潤滑狀態(tài)的影響。計算了換向過程在嚙合線上所處不同位置時一個嚙合周期上最小膜厚、最高溫度、中心壓力和中心膜厚的變化,以及對不同換向位置時換向過程中不同瞬時接觸區(qū)的膜厚進行比較,以獲得對機構(gòu)潤滑較有利的換向位置。
【學位授予單位】：青島理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH132.41
【圖文】：

第 1 章 緒論1.1 課題背景及意義1.1.1 課題的研究背景齒輪齒條傳動被廣泛應用在現(xiàn)代機械中，因為齒輪齒條傳動機構(gòu)可以實現(xiàn)圓周運動與直線運動之間的轉(zhuǎn)化，傳動效率高，傳動結(jié)構(gòu)簡單，傳動精度能達到高精度（可達 0.1mm），能夠?qū)崿F(xiàn)無限長度的對接延續(xù)，傳動速度高等優(yōu)點，特別是在快速、精確定位機構(gòu)。然而，齒輪齒條機構(gòu)多為開式傳動，往往被應用于大載荷、工況惡劣的環(huán)境中，如果潤滑失效，機構(gòu)在傳動過程中容易產(chǎn)生大的傳動噪音，大的磨損等，導致機構(gòu)產(chǎn)生齒面膠合現(xiàn)象。產(chǎn)生膠合后，迅速擴展，進而導致齒面溫度升高，傳動過程中產(chǎn)生動載、噪聲等現(xiàn)象，使得輪齒遭到破壞，嚴重時甚至造成輪齒斷裂。圖 1-1 為齒輪齒條機構(gòu)不同失效形式圖。

- 5[31]圖1-2 不同載荷下潤滑油膜形狀隨滑滾比變化情況[31]2000年至今，楊沛然[35-36]等提出卷吸速度為0時，在一定條件下兩接觸表面之間也能夠產(chǎn)生潤滑油膜，此外還研究了高速極重載工況下彈流問題，指出高粘度和大的粘壓系數(shù)能增加油膜厚度的同時，也能使表面疲勞磨損加快；溫詩鑄[37]等考慮潤滑劑粘塑性，討論了速度和潤滑劑溫度不同時潤滑油膜承載能力的變化規(guī)律；Liu[38]等用有限長線接觸彈流潤滑模型，求解了圓柱滾子軸承傳動過程中的最大壓力、最高溫度和最小膜厚，并比較了與等溫解之間的差異；孫浩洋[39]等對彈流反常溫度場的形成機理和影響因素做了探討

性能的試驗臺，用表面粗糙度不同的三桿試驗測定摩擦和泄漏，但薄膜厚度不準確，無法區(qū)分混合潤滑和全膜潤滑；Nishikawa[69]等用光干涉實驗技術(shù)觀察了往復運動純滑動工況下接觸區(qū)內(nèi)的油膜形狀和油膜厚度，試驗中發(fā)現(xiàn)短行程和高頻率在乏油條件下會產(chǎn)生氣泡導致油膜破裂。2000 年以后，有關(guān)往復運動的摩擦學研究開始逐漸增多。Dellis[70]等在往復式試驗臺上觀察了往復式活塞環(huán)組件潤滑油膜的氣穴現(xiàn)象，試驗發(fā)現(xiàn)潤滑油膜厚度對空化行為有重要的影響，空化行為反過來也會影響壓力分布，綜合理論分析與試驗研究，對活塞環(huán)潤滑狀況有了更深的認識；Wang[71-72]等研究了線接觸熱彈流潤滑問題，討論了頻率、行程長度和外加載荷等因素對膜厚、壓力的影響，此外還研究了短行程純滾動往復運動的彈流潤滑問題，解釋了往復運動下油膜的一般變化、討論了供油充足和乏油條件時的摩擦特性，圖 1-3 為文中換向瞬時接觸區(qū)內(nèi)壓力分布和油膜形狀的理論計算結(jié)果與試驗觀察結(jié)果；楊志強[73]等求解了線

【參考文獻】

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本文編號：2776903