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在现代工业中,摩擦磨损是导致机械失效的主要原因。随着工业文明的发展,提高机器的可靠性和寿命已经成为现代设备的首要问题之一。但现实中,工程师在设计机器零件时仍然以强度理论为主导,很少会在设计的初期,考虑具体的工作条件而采用有效的方法来减轻摩擦、磨损。这不仅给以后的设备维修带来困难,而且造成了大量的人力和物力的浪费。
从本质上讲,摩擦学设计就是合理的设计机构,使得设备在运转过程中可以保证良好润滑状态的要求,从而能够剔除设备的最大破坏因素——磨损。本文继承了主动摩擦学设计思想,以机械传动中的高副传动系统为研究对象,推导出以摩擦润滑设计参数为主体,同时兼顾强度要求的齿轮摩擦学设计公式。对于齿轮传动,本文考虑了单双齿交替啮合的现缘,计算了齿轮啮合时沿齿面油膜厚度以及压力的分布。还提出了磨合阶段的磨损对构件表面的粗糙度的影响会引起摩擦副正常工作时润滑状态的改变,计算了磨合阶段的磨损量。并在摩擦学公式的推导中,考虑了这一因素,使得公式合理实用。
利用Matlab软件计算了摩擦学设计公式在各种工作条件下的结果,同强度公式与润滑条件公式的计算结果比较、分析,对公式进行了修正优化,使得公式更加符合实际设计的要求。经仿真模拟,证明了推导的齿轮摩擦学设计公式的可行性。
本文在着重讨论齿轮传动机构的摩擦学设计的同时,对凸轮的摩擦学设计也进行了初步的探讨。