固體潤滑涂層齒輪傳動溫度場分析.pdf

1、齒輪傳動由于具有傳動比準(zhǔn)確，傳動效率高，功率恒定、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。重載高速工況下，齒輪由于摩擦生熱引起齒面溫度過高，嚙合齒面不能形成有效的流動潤滑油膜，從而引起齒面膠合失效；同時，齒輪溫升過高會導(dǎo)致熱變形過大，從而引起附加熱應(yīng)力，嚴(yán)重情況下會造成齒側(cè)傳動間隙消除。齒輪傳動在高溫、高真空、高負(fù)荷和強(qiáng)輻射等極端環(huán)境下工作時，傳統(tǒng)的潤滑系統(tǒng)往往不能達(dá)到理想潤滑效果，因此，固體潤滑技術(shù)得以發(fā)展和應(yīng)用。
　　為了

2、滿足重載高速齒輪傳動的需要，改善重載高速齒輪的傳動性能，在齒輪齒面上生成具有良好減摩性和抗膠合性的固體潤滑涂層。本文以電動推進(jìn)系統(tǒng)減速傳動機(jī)構(gòu)為最終使用對象，結(jié)合齒輪嚙合理論、傳熱學(xué)、摩擦學(xué)、表面工程技術(shù)、熱分析技術(shù)和有限元理論，研究了齒輪溫度場變化規(guī)律和固體潤滑涂層性能及摩擦磨損機(jī)理，為了將固體潤滑涂層應(yīng)用到重載高速齒輪上以滿足減速傳動機(jī)構(gòu)的功能和性能要求，做了比較系統(tǒng)的理論分析與實(shí)驗(yàn)研究。本文具體的研究工作如下：
　　①在傳熱

3、學(xué)的基本理論和概念基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了導(dǎo)熱偏微分方程，討論了齒輪本體穩(wěn)態(tài)溫度場的熱平衡方程及相關(guān)的邊界條件；根據(jù)赫茲接觸理論基礎(chǔ)，分析了嚙合過程中齒輪副間的相對滑動速度、齒面赫茲接觸應(yīng)力的變化規(guī)律；研究了齒面輸入熱流量的計算方法，討論了在潤滑條件下齒輪嚙合面、端面等區(qū)域的對流換熱系數(shù)。
　?、诮⒘她X輪本體溫度場的有限元分析模型，計算了齒面輸入摩擦熱、對流換熱系數(shù)等相關(guān)熱物性參數(shù)，應(yīng)用有限元分析軟件ANSYS分析了齒輪穩(wěn)態(tài)溫度場分布規(guī)律

4、；在不同的載荷、轉(zhuǎn)速、摩擦系數(shù)等傳動參數(shù)影響下，分析這些參數(shù)對齒輪本體穩(wěn)態(tài)溫度場的影響規(guī)律，并系統(tǒng)的討論了其對齒輪本體溫度場的影響特性。
　?、蹫榱藢⒌蜏仉x子滲硫?qū)討?yīng)用到重載高速齒輪傳動中，在GCr15鋼球表面制備得到FeS固體潤滑涂層。在MRS-1J機(jī)械式四球摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，測定了不同對摩副的摩擦系數(shù)、磨斑直徑。在脂潤滑和油潤滑條件下對基底鋼球、涂層鋼球的摩擦磨損性能進(jìn)行了分析對比。利用掃描電鏡和電子能譜儀對磨斑表面