渐开线圆柱齿轮本体温度的数值分析

论文摘要

随着齿轮传动向高速、重载方向发展,对齿轮温度场进行分析变得越来越重要。工程实践表明,高速运转齿轮会产生瞬时高温和不均匀的温度场,所产生的热变形会严重地影响其承载能力和工作的稳定性,产生很大的振动、噪声,使其寿命缩短。齿轮传动系统的热平衡状态以及轮齿表面温度的大小,对齿轮传动性能,齿轮失效,齿轮润滑系统的设计等有着重要的影响,过高的轮齿表面温度是产生齿轮胶合破坏的主要原因。本体温度大小直接影响进入啮合区的润滑油的粘度,从而影响摩擦系数的大小、啮合区油膜厚度以及啮合区的润滑状态。因此为了提高齿面抗胶合强度,就必须对齿轮本体温度场进行分析。本文利用了齿轮啮合原理,传热学、摩擦学等理论,用理论分析和有限元分析相结合的方法,建立了齿轮传热系统的生热模型和求解齿轮传动温度场的数学模型,并给出了摩擦热流量,对流传热系数的计算方法,用MATLAB进行数值计算,并生成了相关图形分布曲线,在此基础上运用ANSYS进行数值模拟分析,得到了齿轮接触应力和本体温度的温度场分布,最后对影响本体温度的因素进行了对比分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 相关领域研究现状
• 1.3 FZG齿轮试验机基本参数
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 齿轮运转过程中的摩擦热分析
• 2.1 热分析模型简化处理
• 2.2 热载荷的分析
• 2.2.1 输入摩擦热
• 2.2.2 啮合点曲率半径
• 2.2.3 啮合点的速度和相对滑动速度
• 2.2.4 啮合点的接触载荷
• 2.2.5 啮合点单位面积上的平均热流量
• 2.3 相关数值的计算
• 2.4 本章小结
• 第3章 齿轮运转过程中的对流传热分析
• 3.1 传热学
• 3.2 传热理论基础
• 3.3 相应准则的物理意义
• 3.4 导热系数
• 3.5 齿轮端面和啮合齿面的对流换热系数
• 3.6 相关数值的计算
• 3.6.1 润滑油黏度
• 3.6.2 各啮合点摩擦系数
• 3.7 本章小结
• 第4章 齿轮模型建立和接触应力分析
• 4.1 渐开线圆柱齿轮参数化建模
• 4.2 齿轮接触应力有限元分析
• 4.2.1 齿面接触应力分析
• 4.2.2 不同载荷级应力分析
• 4.2.3 各啮合点摩擦热
• 4.3 本章小结
• 第5章 齿轮本体温度和影响因素分析
• 5.1 齿轮热分析的数学模型
• 5.2 轮齿本体温度场有限元分析
• 5.2.1 ANYSY热分析基本原理
• 5.2.2 齿轮本体温度的分析
• 5.3 影响因素分析
• 5.3.1 载荷对本体温度的影响
• 5.3.2 转速对本体温度场的影响
• 5.3.3 摩擦系数对本体温度场影响
• 5.3.4 变位系数对本体温度场影响
• 5.3.5 各级载荷下本体温度场分布
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢