弧齒錐齒輪在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的瞬態(tài)熱分析.pdf

1、弧齒錐齒輪在直升機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中起著舉足輕重的作用。當(dāng)武裝直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)在作戰(zhàn)中中彈漏油后，弧齒錐齒輪將經(jīng)歷乏油潤(rùn)滑，邊界潤(rùn)滑和干運(yùn)轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)，出現(xiàn)失去潤(rùn)滑的極端工況，傳動(dòng)系統(tǒng)的工作時(shí)間決定著直升機(jī)的戰(zhàn)場(chǎng)作戰(zhàn)能力和機(jī)組人員的生命安全。為了預(yù)測(cè)傳動(dòng)系統(tǒng)在失去潤(rùn)滑情況下的生存能力，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的弧齒錐齒輪在邊界潤(rùn)滑下的分析是非常必要的。邊界潤(rùn)滑是一種特殊潤(rùn)滑狀態(tài)，指摩擦界面上存在著一層與介質(zhì)的性質(zhì)不同的膜，這種膜具有良好的潤(rùn)滑性能，這種潤(rùn)滑

2、狀態(tài)稱為邊界潤(rùn)滑[1]。確定邊界潤(rùn)滑膜的失效準(zhǔn)則是對(duì)于弧齒錐齒輪在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的壽命預(yù)測(cè)的關(guān)鍵，同時(shí)要圍繞著接觸區(qū)邊界膜的變化，尋找一種能夠準(zhǔn)確確定失效的分析方法，建立適合弧齒錐齒輪邊界潤(rùn)滑的相關(guān)分析模型，獲得邊界膜失效的時(shí)間，為提高弧齒錐齒輪及傳動(dòng)系統(tǒng)的高可靠性、高生存力奠定基礎(chǔ)。
　　 本文從弧齒錐齒輪嚙合原理、摩擦學(xué)、傳熱學(xué)等基本理論出發(fā)，主要研究弧齒錐齒輪在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下的瞬態(tài)熱分析。
　　 （1）以邊界潤(rùn)滑基

3、本理論為基礎(chǔ)，探討了吸附膜和化學(xué)反應(yīng)膜的形成機(jī)理。根據(jù)物理化學(xué)理論及邊界潤(rùn)滑膜的形成機(jī)理，通過吸附熱和活化能，推導(dǎo)了弧齒錐齒輪邊界潤(rùn)滑臨界失效溫度方程，提出了邊界潤(rùn)滑失效準(zhǔn)則——溫度準(zhǔn)則。
　　 （2）根據(jù)傳熱學(xué)理論和弧齒錐齒輪的嚙合特性，給出了邊界潤(rùn)滑下瞬態(tài)熱分析導(dǎo)熱微分方程和各界面的邊界條件，提出了弧齒錐齒輪瞬態(tài)熱分析方法，并進(jìn)行了分析。
　　 （3）基于輪齒加載接觸分析，確定齒輪嚙合過程中大、小輪的接觸載荷和相對(duì)滑

4、動(dòng)速度，推導(dǎo)了邊界潤(rùn)滑條件下齒面接觸點(diǎn)摩擦系數(shù)及嚙合過程中摩擦熱流量的計(jì)算方法。建立了邊界潤(rùn)滑條件下弧齒錐齒輪大小端面、輪齒嚙合面以及其它輪齒表面的對(duì)流換熱系數(shù)的計(jì)算模型，為評(píng)價(jià)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的弧齒錐齒輪熱傳導(dǎo)行為提供了一種分析方法，同時(shí)也為有限元法精確求解輪齒的溫度分布提供了數(shù)量化的邊界條件。
　　 （4）建立了適合邊界潤(rùn)滑的弧齒錐齒輪熱分析有限元模型，模擬出每個(gè)嚙合周期內(nèi)接觸點(diǎn)的生熱和散熱過程。討論了不同轉(zhuǎn)速條件下輪齒瞬態(tài)溫度場(chǎng)的