针对直齿轮多工况使用情况,研究了小轮修形齿面理论建模方法和直齿轮传动多工况多目标修形优化方法,进行了两种工况下直齿轮传动多工况多目标修形优化设计,并进行了修形和不修形齿轮的齿面啮合仿真,通过对比分析,验证了齿面优化修形后达到了较好的综合性能,两种工况下的承载传动误差波动幅值和最大闪温均明显下降。研究成果为提高直齿轮综合性能的修形设计奠定了基础。

啮合温度影响塑料齿轮服役过程中的疲劳、磨损、噪声等服役行为,在塑料齿轮的力学响应和性能预测时不可忽略。为预测塑料齿轮的啮合温度,考虑聚甲醛(POM)材料的温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应,建立了塑料齿轮啮合温度场有限元数值模型。基于POM齿轮副热黏弹接触分析,获取摩擦热流和滞后热通量作为热源;通过啮合温度与材料弹性模量耦合迭代,获取考虑温度-模量效应后的齿轮稳态啮合温度和齿面闪温。稳态啮合温度和闪温分析结果分别与试验和Blok理论结果吻合良好。研究结果表明,干运行条件下滞后生热温升对稳态啮合温度影响较小,摩擦生热温升是塑料齿轮稳态啮合温度的主要组成部分。

为了研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动的闪温特性,提高抗胶合能力,在滚柱包络端面啮合蜗杆传动啮合理论和摩擦学的基础上,建立了弹流润滑下端面蜗杆和滚柱蜗轮之间摩擦因数的数学模型,分析了啮合传动过程中摩擦因数的时变规律。在此基础上,基于摩擦学原理和Blok闪温理论,建立了弹流润滑下滚柱包络端面啮合蜗杆传动闪温的计算模型。运用Matlab软件进行了数值仿真,得出滚柱包络端面啮合蜗杆传动某一啮合齿对从啮入到啮出齿面闪温的分布规律,并分析了输入功率、润滑油黏度、滚柱半径和喉径系数对齿面闪温特性的影响。结果表明,为了保持该传动副具有良好的胶合承载能力,输入功率和润滑油黏度不宜过大,滚柱半径和喉径系数不宜过小。研究结果对进一步研究滚柱包络端面啮合蜗杆传动齿面抗胶合能力、热应力分析等有重要意义。

基于统一的Reynold方程系统,数值分析点接触混合润滑固体表面温度分布。采用瞬态移动点热源积分方法计算闪温,通过两表面温度平衡方程迭代确定热流分配系数,研究在不同卷吸速度和滑滚比情况下,光滑表面和非高斯随机粗糙表面点接触混合润滑的温度分布。结果表明数值模拟得出的两表面温差很小,符合实际情况;非高斯随机粗糙表面与光滑表面最大温升都在出口区,非高斯随机粗糙表面比光滑表面温升更高;滑滚比一定时,卷吸速度越大两表面温升越大;卷吸速度一定时,滑滚比越大两表面温升越大。