【摘 要】
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使得齿轮的传动失效的一个较大的原因是齿轮齿面胶合,齿面产生胶合之后,会使得之后的传动在齿面产生严重的磨损,由此则会加剧齿轮齿面上的损坏,这将对齿轮的服役寿命产生极大的影响。现阶段,科学技术与制造产业的快速发展,针对于齿轮的传动来说,目前的齿轮水平越来越难以承担现代产业对其高速度、重载荷的要求。而齿轮传动向着这一方向发展,势必造成齿轮齿面闪温的飞速上升,传统基于Hertz接触的齿轮设计理论依然不适用
【基金项目】
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国家自然科学基金项目“人字行星齿轮传动瞬态接触特性与抗胶合承载研究”（项目批准号:51975078）； 国家重点研发计划项目子项目“齿轮服役性能退化机制与寿命预估”（项目批准号:2018YFB2001302）；
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使得齿轮的传动失效的一个较大的原因是齿轮齿面胶合,齿面产生胶合之后,会使得之后的传动在齿面产生严重的磨损,由此则会加剧齿轮齿面上的损坏,这将对齿轮的服役寿命产生极大的影响。现阶段,科学技术与制造产业的快速发展,针对于齿轮的传动来说,目前的齿轮水平越来越难以承担现代产业对其高速度、重载荷的要求。而齿轮传动向着这一方向发展,势必造成齿轮齿面闪温的飞速上升,传统基于Hertz接触的齿轮设计理论依然不适用于目前的应用场景,而将振动特性、润滑问题和齿面闪温的研究结合起来,是目前齿轮设计的发展方向。本文目的在于研究在热弹流润滑-动力学耦合条件下的局部接触区域人字齿轮齿面闪温,本研究可以为在人字齿轮的高速和重载的要求下进行设计提供一定的理论支撑。论文主要内容如下:（1）将人字齿轮看作是由左、右两侧除螺旋角相反以外其余特征完全一致的斜齿轮和中间轴段组成,将Timoshenko梁理论引入对中间轴段进行处理,利用集中参数法,根据牛顿第二定律,考虑人字齿轮的时变啮合刚度、综合啮合误差、齿侧间隙等因素,针对人字齿轮啮合副,构造了动力学模型和方程。并通过对建立的人字齿轮动力学模型使用数值积分方法进行仿真分析,得到其各项振动特性,为之后建立振动特性下的热弹流润滑模型奠定基础。（2）对人字齿轮进行了几何原理和运动学进行了分析,推到了了宽人字齿轮和窄人字齿轮两者不同的齿面接触线长的计算公式,求得了其各项参数。并结合各项控制方程和相对应的边界条件,由此构造人字齿轮热弹流润滑模型。再采用多重网格积分计算方法对计算区域进行求解之前,需要对上述的方程去量纲,并将方程离散到网格上的每个节点,积分区域划分五层网格,采用W循环求解弹性变形。最后过收敛条件进行控制。为后文建立振动特性下的热弹流润滑模型奠定基础。（3）通过油膜刚度模型将动力学模型和热弹流润滑模型耦合,考虑振动速度和动态载荷对后续热弹流润滑特性产生的影响,在模型中加入粗糙度函数来表示齿面粗糙度对热弹流润滑特性的影响。研究了有粗糙度和无粗糙度情况下润滑特性的区别以及不同工况下的润滑特性。（4）通过划分局部接触区域网格,通过分析齿面接触载荷,考虑振动特性的热弹流润滑模型和Block闪温理论,建立了人字齿轮左右两侧闪温分布模型,并求解模型得到闪温沿齿面的分布。并通过与有限元有限元软件建立的模型求解的结果进行对比分析,发现最大差值低于8.74%,由此验证了本文模型的准确性。并研究了不同工况下齿面闪温的分布情况。
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