發(fā)布時(shí)間：2017-09-12 15:17

  本文關(guān)鍵詞：基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的齒面粗糙度效應(yīng)探析

  更多相關(guān)文章： 實(shí)測(cè)粗糙度數(shù)據(jù) 齒面粗糙紋理 粗糙度效應(yīng) 油膜比厚

【摘要】：目前漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)是以著名的Hertz理論為基礎(chǔ)的,而該理論僅適用于一對(duì)光滑表面之間的干接觸。齒面粗糙度的存在,必然會(huì)對(duì)輪齒接觸應(yīng)力產(chǎn)生影響。因此,在研究齒輪傳動(dòng)彈流潤(rùn)滑時(shí)必須考慮齒面粗糙度效應(yīng)。 在探討齒面粗糙度效應(yīng)時(shí),多數(shù)學(xué)者往往假定齒面粗糙峰谷呈正(余)弦分布或人為假定齒面存在單(多)個(gè)粗糙峰,這雖有助于降低計(jì)算難度,但與齒面粗糙峰谷分布的實(shí)際狀況有較大差距。本文首先采用粗糙度輪廓分析儀測(cè)得了試件表面粗糙度,接著用傅立葉變換非線性逼近法建立了齒面粗糙度函數(shù),然后將此函數(shù)疊加到油膜厚度方程中建立了齒輪傳動(dòng)混合彈流潤(rùn)滑模型；基于此模型,分別采用多重網(wǎng)格法、多重網(wǎng)格積分法與逐列掃描法計(jì)算齒面壓力分布、油膜厚度及溫度分布；基于此,應(yīng)用彈性接觸理論,求得了漸開線直齒圓柱輪齒接觸區(qū)次表面應(yīng)力分布。通過135組數(shù)值計(jì)算,從理論上分別探討了潤(rùn)滑劑粘度、齒面粗糙度大小和紋理方向?qū)嘄X接觸應(yīng)力及齒面油膜厚度的影響,形成了如下主要研究結(jié)果： (1)在其它齒輪傳動(dòng)參數(shù)固定不變的前提下,隨著潤(rùn)滑劑粘度的增大,齒面壓力與油膜厚度波動(dòng)幅度及次表面應(yīng)力集中現(xiàn)象均逐漸減弱；齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑狀態(tài)逐漸從邊界潤(rùn)滑歷經(jīng)混合潤(rùn)滑到全膜潤(rùn)滑。當(dāng)油膜比厚λ≤4.0時(shí),輪齒接觸應(yīng)力隨油膜比厚的增大以拋物線規(guī)律減小。這表明：在一定的工況條件下,增大潤(rùn)滑劑粘度有助于提高齒輪傳動(dòng)接觸疲勞壽命。 (2)不同的機(jī)械加工方法會(huì)形成不同的表面粗糙紋理。對(duì)同一粗糙度數(shù)值,縱向粗糙紋理齒面壓力波動(dòng)及次表面應(yīng)力集中現(xiàn)象要比橫向粗糙紋理齒面劇烈。縱向粗糙紋理齒面的平均油膜厚度小于光滑齒面的膜厚值,而橫向粗糙紋理齒面的平均油膜厚度反而大于光滑齒面的膜厚值。隨著齒面粗糙度均方根值σ的增大,縱向粗糙紋理齒面平均油膜厚hav逐漸減小,而橫向粗糙紋理齒面平均油膜厚度hav不斷增大。隨著油膜比厚λ的增大,粗糙齒面與光滑齒面平均油膜厚度比值hav/has的變化幅度逐漸趨緩；當(dāng)λ5后,hav/has逐漸趨近于1,即粗糙齒面與光滑齒面的平均油膜厚度趨于一致。 (3)當(dāng)粗糙齒面接觸時(shí),無論粗糙紋理方向呈縱向還是橫向,其輪齒接觸區(qū)次表面主剪應(yīng)力最大值τmax始終大于光滑齒面接觸時(shí)的相應(yīng)值。當(dāng)齒面粗糙度均方根值σ0.2(μm)時(shí),齒面粗糙度對(duì)輪齒接觸應(yīng)力影響甚微；當(dāng)σ0.2(μm)后,隨著σ的增大,τmax增幅明顯；尤其是當(dāng)6≥0.55(μm)時(shí),粗糙齒面接觸時(shí)的τmax值比光滑齒面接觸時(shí)的相應(yīng)值增大70-90%,其中縱向粗糙紋理所對(duì)應(yīng)的τmax大于橫向粗糙紋理所對(duì)應(yīng)的τmax值。這里,有必要指出,為了考慮齒面粗糙度的影響,漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO/6336：1996)以及相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB3840-1997)中均推薦了粗糙度系數(shù)ZR,但當(dāng)齒面粗糙度數(shù)值成倍增加時(shí),ZR之值僅變化5%,顯然難以反映齒面粗糙度對(duì)輪齒接觸應(yīng)力的顯著影響,故該系數(shù)的科學(xué)性有待商榷。 (4)綜上所述,在粗糙度數(shù)值相同的條件下,橫向粗糙紋理齒面的潤(rùn)滑效果要優(yōu)于縱向粗糙紋理齒面。 文末,通過對(duì)計(jì)算結(jié)果的回歸分析,分別在橫向、縱向兩種粗糙紋理狀態(tài)下,建立了輪齒接觸應(yīng)力及齒面平均油膜厚度與油膜比厚、齒面粗糙度之間的定量關(guān)系。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于基于實(shí)測(cè)的表面粗糙度數(shù)據(jù),系統(tǒng)建立了輪齒接觸應(yīng)力與齒面粗糙度大小及其紋理方向之間的定量關(guān)系。此外,在數(shù)值計(jì)算過程中同時(shí)考慮了潤(rùn)滑、齒面摩擦、齒面粗糙度以及由此引起的動(dòng)態(tài)特性等多種因素的影響,使研究結(jié)果更貼近齒輪傳動(dòng)的實(shí)際工況。 本研究的不足之處是理論研究結(jié)果尚未得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：實(shí)測(cè)粗糙度數(shù)據(jù) 齒面粗糙紋理 粗糙度效應(yīng) 油膜比厚
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH132.41;TH117
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 引言13
• 1.2 彈流潤(rùn)滑數(shù)值計(jì)算方法的研究13-16
• 1.3 齒輪傳動(dòng)非穩(wěn)態(tài)效應(yīng)研究16-17
• 1.4 齒面粗糙度效應(yīng)研究17-19
• 1.5 本文研究工作19-21
• 1.5.1 研究?jī)?nèi)容19
• 1.5.2 研究意義19-21
• 第二章 齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑模型建立及基本方程構(gòu)建21-41
• 2.1 齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑模型的建立21-25
• 2.1.1 綜合曲率半徑22-23
• 2.1.2 卷吸速度與滾滑比23-25
• 2.2 齒面粗糙度函數(shù)的建立25-27
• 2.3 彈流潤(rùn)滑基本方程組27-35
• 2.3.1 潤(rùn)滑劑的流變學(xué)模型27-28
• 2.3.2 Reynolds方程28-29
• 2.3.3 粘度方程29-30
• 2.3.4 密度方程30
• 2.3.5 油膜厚度方程30-32
• 2.3.6 載荷方程32-33
• 2.3.7 油膜內(nèi)剪切應(yīng)力方程33-34
• 2.3.8 能量方程和界面方程34-35
• 2.4 基本方程的量綱一化35-39
• 2.5 本章小結(jié)39-41
• 第三章 彈流潤(rùn)滑數(shù)值計(jì)算方法41-59
• 3.1 多重網(wǎng)格法及齒面壓力分布的計(jì)算41-49
• 3.1.1 多重網(wǎng)格法的基本原理與Reynolds方程的離散41-42
• 3.1.2 限制和延拓42-45
• 3.1.3 基本方程的離散及其缺陷方程45-46
• 3.1.4 壓力的松弛迭代46-49
• 3.2 多重網(wǎng)格積分法及油膜厚度的計(jì)算49-52
• 3.2.1 多重網(wǎng)格積分法的基本原理49
• 3.2.2 多重網(wǎng)格積分法計(jì)算彈性變形49-52
• 3.3 逐列掃描法及溫度場(chǎng)分布的計(jì)算52-58
• 3.4 本章小結(jié)58-59
• 第四章 齒面粗糙度對(duì)齒輪傳動(dòng)彈流潤(rùn)滑的影響59-85
• 4.1 接觸區(qū)次表面應(yīng)力分布的數(shù)值計(jì)算59-61
• 4.2 輸入?yún)?shù)的確定61-64
• 4.3 粘度對(duì)齒輪傳動(dòng)潤(rùn)滑效應(yīng)的影響64-70
• 4.4 粗糙齒面紋理方向?qū)X輪傳動(dòng)潤(rùn)滑效應(yīng)的影響70-78
• 4.5 數(shù)值計(jì)算結(jié)果回歸分析78-83
• 4.5.1 接觸應(yīng)力τ_(max)與油膜比厚λ之間定量關(guān)系的建立78-79
• 4.5.2 橫、縱粗糙紋理齒面油膜厚度比值h_(av)/h_(as)與λ之間關(guān)系的建立79-81
• 4.5.3 橫、縱粗糙紋理齒面接觸應(yīng)力τ_(max)與粗糙度σ之間關(guān)系的建立81
• 4.5.4 回歸方程的顯著性檢驗(yàn)81-83
• 4.6 本章小結(jié)83-85
• 第五章 研究結(jié)論與展望85-87
• 5.1 研究結(jié)論85-86
• 5.2 本項(xiàng)工作研究不足及今后研究展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-93
• 致謝93-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文95

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 王優(yōu)強(qiáng);衣雪鵑;楊沛然;;漸開線直齒輪瞬態(tài)微觀熱彈流潤(rùn)滑分析[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2007年11期

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3 王優(yōu)強(qiáng),蘇海濱,宋開利,黃丙習(xí);齒輪彈流潤(rùn)滑分析的簡(jiǎn)化算法[J];煤礦機(jī)械;2005年01期

4 王曉力,溫詩鑄,桂長(zhǎng)林;基于平均流動(dòng)模型的廣義雷諾方程[J];潤(rùn)滑與密封;1998年03期

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本文編號(hào)：837972