航空弧齒錐齒輪結(jié)構(gòu)改進(jìn)和噴油潤(rùn)滑的數(shù)值分析研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，弧齒錐齒輪所需要傳遞的功率越來(lái)越大、承載能力越來(lái)越高、轉(zhuǎn)速越來(lái)越快、體積和重量越來(lái)越小，這些都促使了對(duì)弧齒錐齒輪的嚙合設(shè)計(jì)、加工制造、工作環(huán)境等綜合特性帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。目前，航空弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)成為制約我國(guó)航空航天裝備向高速重載、大功率、輕量化和高壽命等方向發(fā)展的重要因素。本文是針對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速弧齒錐齒輪的承載能力不足、潤(rùn)滑效果不理想的問(wèn)題，采用有限元法和有限體積法從結(jié)構(gòu)和潤(rùn)滑兩方面展開(kāi)了詳細(xì)的

2、數(shù)值分析研究。
　　首先，針對(duì)某航空發(fā)動(dòng)機(jī)高速弧齒錐齒輪傳動(dòng)性能達(dá)不到現(xiàn)階段使用要求的現(xiàn)狀，通過(guò)對(duì)弧齒錐齒輪的嚙合設(shè)計(jì)理論、加載接觸分析及其本身結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，提出了增大原有弧齒錐齒輪副模數(shù)和齒寬的改進(jìn)方案。接著，采用傳統(tǒng)的強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行校核，表明改進(jìn)后弧齒錐齒輪的接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和膠合承載能力均得到了提高。然后，基于有限元技術(shù)建立改進(jìn)后弧齒錐齒輪的有限元模型，對(duì)嚙合區(qū)的接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力進(jìn)行了詳細(xì)分析。結(jié)果表明本次設(shè)計(jì)解決了原

3、有齒輪強(qiáng)度裕度不足的問(wèn)題，使錐齒輪接觸疲勞強(qiáng)度提高了約27.3％，輪齒彎曲強(qiáng)度提高了約40.2％，齒面膠合承載能力提高了約28.7％。
　　其次，分析了噴油潤(rùn)滑特性對(duì)高速弧齒錐齒輪承載能力的影響，由于弧齒錐齒輪的空間嚙合理論比較復(fù)雜，直接對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑數(shù)值分析非常困難，本文引入了當(dāng)量直齒圓柱齒輪。結(jié)合摩擦學(xué)、傳熱學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)等理論知識(shí)，并借助計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件對(duì)其噴油潤(rùn)滑系統(tǒng)進(jìn)行深入研究，主要分析了其溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布及

4、變化趨勢(shì)。然后詳細(xì)分析了噴油潤(rùn)滑的幾個(gè)主要因素（包括潤(rùn)滑油粘度、齒輪轉(zhuǎn)速和噴油速度）對(duì)其承載能力的影響。得到了齒輪潤(rùn)滑系統(tǒng)的溫度、壓強(qiáng)、速度分析方法，結(jié)果表明粘度和噴油速度對(duì)溫度場(chǎng)的影響較大，轉(zhuǎn)速和噴油速度對(duì)壓力場(chǎng)的影響較大，三種因素對(duì)速度場(chǎng)的影響均較為顯著。隨后分析了三種因素的兩兩耦合作用對(duì)潤(rùn)滑的影響，得到了更為系統(tǒng)的噴油潤(rùn)滑影響因素研究結(jié)論。
　　本文改進(jìn)后的弧齒錐齒輪不僅能滿(mǎn)足現(xiàn)階段的使用要求，而且采用的有限元法和有限體積法