齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。

为了研究齿轮副在实际工况下的啮合效率,对齿轮副接触面进行受力和运动学分析,结合弹流润滑理论对齿轮副的润滑状态进行判断,建立了在弹流润滑和混合润滑状态下的动态摩擦因数数学模型,得到齿轮副沿啮合线不同啮合位置的摩擦因数;从受力的角度出发,推导出齿轮副啮合效率计算式,引入动态滑动摩擦因数,得到符合实际工况的齿轮副啮合效率;结合Matlab仿真分析软件,分析了传动比和小齿轮齿数对滑动摩擦因数及齿轮副啮合效率的影响。结果表明,基于动态滑动摩擦因数的齿轮副啮合效率计算方法与实际工况具有良好的一致性,对齿轮传动设计具有一定的指导意义。

齿轮在高速重载条件下工作时,摩擦磨损造成的影响是不容忽视的,而修形可以降低齿轮的磨损及表面温度,对提高齿轮胶合承载能力有显著作用。为此,根据齿轮啮合原理、齿轮修形原理等基本理论,对齿轮的热变形以及齿廓修形进行了研究。利用有限元仿真软件建立齿轮热力耦合参数化模型,确定轮齿各面的稳态热平衡方程,利用仿真软件对齿轮各点施加对流边界条件和摩擦热流量,求解得到了齿轮的温度场;分析齿轮温升对齿轮变形的影响规律,对齿轮修形技术进行研究,推导了弹性变形、热变形、热力耦合变形的计算公式。结果表明,修形能够降低齿轮温度,提高齿轮抗胶合强度。

为了解决乏油工况下的齿轮润滑问题,探究使用油气润滑的齿轮传动效果和最佳油气参数。通过设计5水平正交试验,分析了在不同转速、负载工况下,供油量、供气量和喷嘴高度对齿轮传动平台润滑效果的影响程度和齿面温度,进而获得最佳的水平设置和油气参数最优解,并与传统浸油润滑效果进行了对比试验。结果表明,供气量对油气润滑效果影响最大且存在最佳供气量;供油量影响次之;适当增加供油量有利于润滑,但超过一定数值后润滑效果提升有限;喷嘴高度影响最小,其数值存在最佳值,为保安全可将喷嘴适当远离啮合区放置。油气润滑降温效果好,其传动效率在相同载荷工况下优于浸油润滑。本文的研究可对油气润滑在齿轮传动中的应用提供技术指导。

服务机器人、安防侦察车等设备移动范围大、作业空间复杂,易受撞击、堵转或外力冲击等导致过载,从而造成驱动系统齿轮折断和支撑轴弯曲,极大地限制了微小型伺服驱动系统的应用。针对该问题,提出了一种微小型减速器离合保护结构;结合有限元思想,准确地设计了离合弹簧及其保护阈值,并通过离合性能试验进行了验证。结果表明,设计的微小型减速器在过载情况下可以准确地实现离合功能;且实测的离合保护阈值与设计期望值较为吻合,可以限制齿轮承载的最大阈值,使微小型减速器的齿轮工作于设计负载范围内,提高了微小型减速器的工作可靠性。

针对直径16 m级大型盾构机主驱动传动齿轮系统,为了探明真实掘进工况载荷下多源(含16组动力源)并行驱动传动齿轮系统的动力学特性,采用集中参数法建立大型盾构机主驱动传动齿轮系统68自由度弯扭耦合等效动力学模型。考虑轮齿时变啮合刚度、齿轮传动误差以及齿侧间隙等非线性因素影响,分析了实际掘进工况多源驱动转矩作用下的传动系统时频动态响应特性。研究结果表明,系统的振动频率成分主要为齿轮啮合频率及其倍频,动态啮合力的最大幅值均发生在相应啮合频率的倍频处,齿轮振动及其啮合力幅值变化受液压马达输入转矩波动影响明显。

分析了塑件结构,模具采用液压马达传动齿轮自动顶出塑件,介绍了齿轮的计算、齿轮大小、齿轮之间配合间隙、中心距、液压马达扭矩计算、确定液压马达的大小、模具排位中心等,可为模具设计人员提供参考借鉴。

从理论和实验2个方面,对复杂润滑状态下齿面摩擦因数的计算方法作了深入的系统研究。基于弹流润滑理论,综合研究了啮合周期内交变出现的完全弹流、混合润滑和边界润滑状态下齿面摩擦因数计算方法及其应用条件等。从齿面摩擦特性试验角度,对基于啮合点曲率半径等效原理的模拟试件和基于功率损失同摩擦功耗等效原理的试验齿轮的摩擦因数计算方法从实验原理、实验条件及结论进行了比较分析。指出了齿面摩擦因数动测实验的优越性;并补充了线外啮合冲击摩擦模型及其摩擦因数的计算方法。含系统误差与综合变形齿轮副在复杂润滑状态下的齿面摩擦因数的计算方法体系的完整构建,对全面地认识齿面摩擦规律,对齿轮失效、减摩降噪等研究具有积极的意义。

齿轮传动系统是精密传动机械的重要组成部分,齿轮传动误差对其精密性有着重要影响。在阐述引起齿轮传动误差的原因和齿轮传动误差的综合方法的基础上,研究了齿轮系统传动误差计算中的几种主要计算方法(绝对值法、概率法和蒙特卡洛法)在计算齿轮传动误差中的优劣,最后结合冲槽机的二级传动齿轮对上述三种方法进行了对比计算,通过计算结果可以得出相比于其它两种误差的计算方法,利用蒙特卡洛法进行齿轮传动误差的计算是最为方便有效的。

根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型。采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数。通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式。研究结果表明面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响。