浮动渐开线花键副微动磨损研究

作     者：蒋理宽 

作者单位：湘潭大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭援强;杨世平

授予年度：2018年

学科分类：082304[工学-载运工具运用工程] 08[工学] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：浮动式 渐开线花键副 微动磨损 载荷分布特性 齿面磨损形貌 

摘      要：传动齿轮箱是现代轻轨和地铁中核心部件,渐开线花键在传动齿轮箱中是关键的传动件,浮动花键副需要传递较大的交变扭矩及其他方向载荷,使得花键副微动磨损严重,导致花键副连接失效,使整个传动系统的可靠性降低。所以,展开浮动渐开线花键副微动磨损研究,提高花键抗微动磨损能力具有重要意义。首先通过对渐开线花键副微动磨损机理深入分析,对花键的磨损计算公式进行推导,其次采用有限元法对渐开线花键副在不同载荷下进行仿真分析,研究不同载荷对齿面磨损影响,最后搭建传动试验台进行微动磨损实验。本文的主要研究内容如下:(1)进行渐开线花键副载荷分布有限元分析研究,得到了齿面接触压力分布规律和最大应力在齿面发生的位置。输入纯扭矩时,各齿齿面承受的载荷大小基本相同,最大接触应力发生在扭矩输入端轴的边缘,随着扭矩的增大,接触面积沿齿形方向逐渐向花键齿的边缘延伸,接触应力也随之增大,载荷分布方式保持不变;当加载方式为径向载荷和扭矩同时作用时,齿面载荷不再呈现均匀分布,花键副两端的齿面承受载荷压力较大,中间齿面所受载荷压力低于两侧齿面。(2)对斜齿轮渐开线花键副模型进行有限元分析研究,得到了在扭矩、径向力、切向力和倾覆力矩共同作用下的载荷分布规律。斜齿轮的齿面载荷不再呈现均匀分布,发生了载荷突变,中间齿面所承受的应力大于两侧。扭矩增大载荷突变现象越严重,这是由于额外的倾覆力矩通过花键副接触面传递导致一些齿的负载偏向另外一侧,从而以平衡整个花键齿的受力情况。(3)依据花键副有限元模型参数加工多组花键试验件进行微动磨损实验,搭建悬浮式微动磨损试验台,研究花键副齿面微动磨损形貌和多因素对花键副的磨损影响。循环次数对花键副磨损有较大影响,随着循环周期的增大,齿面磨损量随之增大;渗碳层越深,花键副的抗微动磨损性能越好;输入扭矩增大,齿面承受载荷变大,齿面磨损较为严重。