边界润滑状态下面齿轮传动的失效机理研究

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1、分类号密级边界润滑状态下面齿轮传动的失效机理研究研究生姓名：王胜伟指导教师姓名、职称：何国旗教授学科专业：机械工程研究方向：数字化制造及装备技术湖南工业大学二〇一五年六月十四日分类号密级_边界润滑状态下面齿轮传动的失效机理研究ResearchonFailureMechanismofFace-gearDriveunderBoundaryLubricationConditions研究生姓名：王胜伟指导教师姓名、职称：何国旗教授学科专业：机械工程研究方向：数字化制造及装备技术湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得

2、的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名日期：糾厂年仴h日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以釆用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名导师签名日期：年《月岬日摘要面齿轮传动是一种由圆柱齿轮和圆锥齿轮相啮合的新型齿轮传动，具

3、有重合度高、承载能力强、运行稳定等优点，基于其独特的分流特性，国外现已开始应用于武装直升机的主减速器中。武装直升机凭借其灵活机动的性能，在作战中能够实现对超低空领域的控制，基于其作战区域的特点，武装直升机也易遭受到来自地面及空中多种类型的攻击。当直升机中弹漏油后，其传动系统将经历乏油润滑、边界润滑、干摩擦等各润滑工况，严重威胁着人机的安全。边界润滑作为一种极端的失油润滑工况，对传动系统的正常工作有极大的影响，为了预测面齿轮传动在边界润滑工况下的生存能力，本文进行了面齿轮传动在边界润滑状态下的失效分析，主要研究内容如下：1）以边界润滑理论为基础，根据物理化学理论及边界膜的形成

4、机理，以温度作为边界润滑的失效准则，通过活化能，建立了边界润滑状态下面齿轮传动的临界失效温度方程，同时讨论了不同反应活化能和齿轮转速对临界失效温度的影响。2）基于轮齿加载热接触分析，确定了面齿轮传动过程中的齿面接触轨迹、接触载荷和相对滑动速度，推导出了边界润滑状态下面齿轮传动啮合过程中齿面接触点处摩擦系数及摩擦热流量的计算方法；根据传热学基本理论和面齿轮传动的啮合特性，给出了边界润滑状态下面齿轮传动瞬态热分析的导热微分方程，同时确定了面齿轮传动轮齿各界面的边界条件。3）建立了面齿轮传动热分析的有限元模型，利用APDL语言模拟出每个啮合周期内移动热源的加载和轮齿的散热过程，对

5、边界润滑工况下面齿轮传动的瞬态温度场进行了求解，根据有限元热分析和临界失效温度模型的计算结果，确定了边界润滑工况下面齿轮传动的运行寿命，讨论了不同几何参数和齿轮转速对其运行寿命的影响，获得了边界润滑状态下面齿轮传动的最优齿轮转速。4）制造了实验所需面齿轮，对面齿轮啮合过程中的接触印痕和轮齿温升趋势进行了测试，并与有限元分析结论进行比较，验证了理论分析的合理性。关键词：面齿轮传动，边界润滑，临界失效温度，瞬态热分析，寿命IABSTRACTFace-geardrivewithcylindricalgearandbevelgearwheelmeshing，isanew-typeg

6、eardrive.Ithasmanyadvantages，suchashighcoincidencedegree，strongbearingandsteadyworking，etc.Basedonitsuniqueshuntperformance，ithasbeengraduallyappliedinthemainreducerofthearmedhelicopter.Basedonitsflexibleperformance，thearmedhelicoptercanrealizethecontrolofthesuperlowaltitudeareasinthewar，a

7、ndduetothefeaturesofthewarregion，itisalsovulnerabletoattackfromthegroundandair.Whenthearmedhelicopterisshotandtheoilbeginstoleak，itstransmissionsystemwillexperienceextremelubricationconditions，includingstarvedlubrication，boundarylubrication，dryfriction，whichis