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渐开线圆柱齿轮传动弹流润滑工程设计分析

曹东江 尹飞行

曹东江, 尹飞行. 渐开线圆柱齿轮传动弹流润滑工程设计分析[J]. 制造技术与机床, 2023, (8): 89-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.08.013
引用本文: 曹东江, 尹飞行. 渐开线圆柱齿轮传动弹流润滑工程设计分析[J]. 制造技术与机床, 2023, (8): 89-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.08.013
CAO Dongjiang, YIN Feixing. Engineering design and analysis of EHL for involute cylindrical spur gear transmission[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (8): 89-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.08.013
Citation: CAO Dongjiang, YIN Feixing. Engineering design and analysis of EHL for involute cylindrical spur gear transmission[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2023, (8): 89-99. doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.08.013

渐开线圆柱齿轮传动弹流润滑工程设计分析

doi: 10.19287/j.mtmt.1005-2402.2023.08.013
详细信息
    作者简介:

    曹东江,男,1972年生,博士,工程师,主要研究方向为齿轮传动动力学。E-mail:726679818@qq.com

    通讯作者:

    曹东江,男,1972年生,博士,工程师,主要研究方向为齿轮传动动力学。E-mail:726679818@qq.com

  • 中图分类号: TH132.41

Engineering design and analysis of EHL for involute cylindrical spur gear transmission

  • 摘要: 通过分析齿轮润滑机理,揭示了齿轮副啮合线上相对滑动速度的变化规律。根据道森·希金森最小油膜经验公式,对影响齿轮润滑性能的关键因素—当量曲率半径和卷吸速度随传动比和变位系数变化的规律进行分析,基于精确齿廓计算出齿面载荷沿啮合线分布情况。通过编程计算相应的关系曲线图,分析了传动比、变位系数、压力角及中心距等齿轮设计参数对齿轮副最小油膜厚度的影响,结果表明:传动比会使最小油膜厚度曲线倾斜和旋转,变位系数决定了膜厚曲线沿啮合线的起始点和终止点,并引起齿轮副中心距变化间接影响最小油膜厚度,中心距、压力角与最小膜厚的关系是正相关关系。最后,根据膜厚比关系判断齿轮润滑状态,通过实例计算曲线可见,该齿轮副最小油膜厚度点并未发生在小齿轮齿根与大齿轮齿顶啮合点处,因此采用啮合节点油膜厚比来判定齿轮润滑状态。以上所得结论对于齿轮传动弹流润滑设计提供了一定的参考依据。

     

  • 图  1  齿轮副啮合示意

    图  2  滑动速度vH沿啮合线变化曲线

    图  3  当量曲率半径

    图  4  沿啮合线齿面卷吸速度的变化

    图  5  载荷沿啮合线分布

    图  6  传动比对卷吸速度和最小膜厚的影响

    图  7  高变位传动对各参数影响

    图  8  角变位传动对各参数的影响

    图  9  压力角对各参数的影响

    图  10  中心距对各参数的影响

    图  11  初始设计最小油膜厚度曲线

    图  12  增大动力粘度后最小油膜厚度曲线

    表  1  齿轮参数表

    参数名称数值参数名称数值
    齿顶高系数ha*0.95模数m2
    压力角α/(°)25顶隙系数c*0.2
    齿数z120齿数z217
    变位系数x10.23变位系数x20.299
    重合度εa1.224啮合角α'/(°)28.06
    主动轮输入转速/(r/min)300啮合中心距a'/mm38
    主动轮输入功率/W1 000齿宽b/mm24
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    表  2  齿轮变位引起的啮合参数变化

    变位情况中心距a′/mm啮合角α′/(°)啮合线长L/mm
    情况13828.0617.88
    情况2372515.64
    情况336.523.2714.42
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-27
  • 录用日期:  2023-06-11
  • 网络出版日期:  2023-08-01

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    《制造技术与机床》编辑部