渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究

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1、第31卷第6期摩擦学学报Vol31No62011年11月TribologyNov，2011渐开线斜齿轮非稳态弹流润滑数值模拟研究*王文中，操鸿，胡纪滨(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要:建立了渐开线斜齿轮啮合的弹流润滑计算模型，将斜齿圆柱齿轮啮合的齿面接触等效为有限长线接触的弹流润滑问题．考虑斜齿轮啮合的实际因素，将斜齿轮啮合过程中的等效曲率半径和齿面载荷的变化反映到弹流润滑计算模型中，应用统一Reynolds方程方法求得轮齿在1个完整啮合周期内的瞬时弹流润滑数值解．结果表明:斜齿轮啮合线上各点处的膜厚、压力均有较大不同，各

2、接触点处的油膜厚度受综合曲率半径的影响较大;斜齿轮传动非稳态效应相对较弱;小齿轮齿根附近和节点位置处润滑状态较差;适当增大压力角可以改善齿轮的润滑．关键词:渐开线斜齿轮;非稳态弹流润滑;有限长线接触;数值模拟中图分类号:TH117．2文献标志码:A文章编号:1004－0595(2011)06－0604－06NumericalSimulationofTransientElastohydrodynamicLubricationofHelicalGears*WANGWen－zhong，CAOHong，HUJi－bin(SchoolofMechani

3、calandVehicularEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract:TheElastohydrodynamiclubrication(EHL)modeloftheinvolutehelicalgearswasdevelopedbysimplifingthecontactbetweentoothsurfacesinthemeshofapairofhelicalgearsintoafiniteline－contactslubricationpro

4、blem．Thetime－varyingcontactparametersofhelicalgearssuchasthevariationsofradiusofcurvature，thetangentialsurfacevelocitiesandtheloadsinthemeshwereconsideredintheanalysismodel．BasedontheunifiedReynoldsequationapproach，thetransientsolutionsoftheentiremeshingprocesswereobtainedf

5、orapairofteeth．Theresultsshowthatthedistributionsofpressureandfilmthicknessvariedgreatlyatdifferentmeshingpositions．Thefilmthicknesswasaffectedsignificantlybytheequivalentradiusofcurvatureofthecontactingtoothsurfacesateverymeshingpoint．Transienteffectwasrelativelyweakforhel

6、icalgear．Thelubricatingconditionsseemedtobepooratthepositionsneartherootandthepitchofthepinion．Itwillbehelpfultoimprovethegearslubricationbyincreasingthepressureangle．Keywords:helicalgears，transientelastohydrodynamiclubrication，finitelinecontacts，numericalsimulation渐开线斜齿轮具有

7、传动平稳，承载能力大等优有限长滚子线接触的弹流润滑研究为直齿轮润［1］点，在高速重载等极端工况下得到广泛应用．齿轮在滑分析奠定了基础，而在斜齿轮润滑的研究中，传动过程中，如果得不到良好的润滑，往往会使齿面为简化计算常将斜齿轮啮合过程看作是典型的圆柱［2－3］产生点蚀，严重时会发生胶合使齿面相互粘连，轮齿接触或圆锥接触，计算模型中对斜齿轮传动参［4］遭到严重破坏，使振动加剧从而失去传动功能．润滑数的选择多简化为两相同齿轮之间的啮合．由于失效是齿轮传动失效的主要因素之一．斜齿轮在啮合过程中，每一瞬时齿面接触线上各点Received18May201

8、1，revised6August2011，accepted30October2011，availableonline28November2011．*Correspo