汽车差速器直齿圆锥齿轮的润滑机理研究

作     者：魏聪 

作者单位：青岛理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王优强

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 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：直齿圆锥齿轮 弹流润滑 时变 齿廓修形 差速工况 有限长线接触 

摘      要：直齿圆锥齿轮可以实现空间交错轴传动,在现代汽车的主减速器和差速器中被广泛应用。当直齿圆锥齿轮传递动力的载荷和齿面滑动速度过大时,若齿面间的润滑不当,两锥齿轮齿面易产生摩擦和磨损等失效形式。本文以汽车差速器锥齿轮为研究对象,首先建立了直齿圆锥齿轮无限长线接触等温弹流润滑模型。其次研究了直齿圆锥齿轮微观形貌下的时变弹流润滑问题。然后研究了齿廓修形对直齿圆锥齿轮润滑特性的影响。而后研究了差速器锥齿轮在差速工况下的润滑机理,分别研究了直线行驶工况和转弯工况下的润滑特性,同时分析了差速工况下的热弹流润滑问题。最后研究了有限长线接触的直齿圆锥齿轮的热弹流润滑特性。建立了直齿圆锥齿轮无限长线接触稳态弹性流体动力润滑模型,应用多重网格法求解了直齿圆锥齿轮大端至小端11个接触点的稳态弹流润滑数值解,研究了直齿圆锥齿轮大端与小端啮入点和啮出点的油膜压力和油膜厚度,讨论了直齿圆锥齿轮的模数、分度节锥角、弹性模量、无量纲速度及无量纲载荷对小端啮入点油膜压力和油膜厚度的影响。考虑了直齿圆锥齿轮单双齿啮合时的综合曲率半径、卷吸速度及载荷随时间的变化,研究了表面高斯粗糙分布和表面余弦粗糙分布对时变弹流润滑的影响,求解了锥齿轮整个啮合周期内的时变微观弹流数值解,同时求解了整个啮合线上的最大油膜压力、最小油膜厚度、中心油膜厚度及中心油膜压力。在直齿圆锥齿轮时变弹流润滑的基础上,考虑了齿廓修形对润滑特性的影响,研究了齿廓修形对瞬时啮入点和瞬时啮出点的油膜压力和油膜厚度的影响。研究了转速对直齿圆锥齿轮修形后润滑特性的影响,比较了三种转速下的油膜压力和油膜厚度。研究了修形参数对润滑特性的影响,并讨论了两种最大修形量和修形长度下的瞬态润滑特性。研究了齿廓修形后的直齿圆锥齿轮沿齿宽方向的油膜压力分布。基于无限长线接触时变弹流润滑模型,研究了差速器锥齿轮在直线行驶工况和差速工况下的润滑特性,对比了两种工况下行星齿轮与半轴齿轮啮合时的滑滚比、中心压力、中心膜厚、最小膜厚和最大压力的变化;计算了变工况下行星齿轮与左右半轴齿轮在整个啮合区间的弹流润滑数值。研究了差速器锥齿轮在差速工况下的啮合热特性,同时研究了行星齿轮的温度场变化。以差速器行星齿轮与半轴齿轮为研究对象,建立了直齿圆锥齿轮有限长线接触弹流润滑模型,计算了锥齿轮整个接触线上的综合曲率半径和卷吸速度。应用多重网格法和逐列扫描法计算了锥齿轮整个接触线上的油膜压力、油膜厚度及固体与油膜中层温度。