一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110929350A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911166002.7(22)申请日2019.11.25(71)申请人湖南大学地址410082湖南省长沙市岳麓区麓山南路2号(72)发明人周长江(74)专利代理机构深圳市兴科达知识产权代理有限公司44260代理人王翀(51)Int.Cl.G06F30/17(2020.01)G06F30/20(2020.01)G06F119/14(2020.01)权利要求书3页说明书6页附图3页(54)发明名称一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法(57)摘要本发明公开了一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，与传统解决方案相比，本发明考虑到齿面磨损量对摩擦热流量的影响，更接近齿轮运行过程中摩擦热流量分布；而且此方法不仅能够得到齿面摩损量对摩擦热流量的影响，还可以得到齿面磨损量对齿面载荷分布与齿面的表面粗糙度的影响。CN110929350ACN110929350A权利要求书1/3页1.一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、得到齿轮的基本参数，所述基本参数包括基本几何参数、基本运行参数和其他基本参数；所述基本几何参数包括：齿轮齿数Zi；齿轮模数m；齿宽B；齿轮分度圆压力角α；齿轮材料的泊松比与弹性模量分别为μi和Ei；齿轮材料的热传导系数、密度和比热容分别为λi、ρi和ci；表面粗糙度Ra；基本运行参数包括齿轮的转速ni，i＝p或g分别表示为主动轮和从动轮；齿轮输入扭矩T；所述其他基本参数包括：齿轮运行周期数N；最终齿轮运行周期数N0；磨损阈值h0，当累积磨损量达到磨损阈值h0时，齿面载荷进行重新分布；齿面的原始表面粗糙度Ra；步骤二、齿轮副的接触应力p与接触半宽aH分别表示为：式中，Fnc为齿轮啮合时法向啮合力；B为齿轮的齿宽；REC与E12为直齿轮的综合曲率半径和等效弹性模量；ν表示齿轮材料的泊松比；步骤三、根据Achrard磨损模型，齿面磨损累积量hi表达为：Δh＝k0·p·s式中，i＝p,g；其中p,g分别表示主动轮与从动轮；k0表示齿面磨损系数，s表示相对滑移距离；步骤四、当hi≥h0时，磨损后双齿啮合区的载荷表达为：式中，hp(c)和hg(c)分别表示主动轮与从动轮在啮合点c的磨损量；hp(c+Pb)和hg(c+Pb)分别表示主动轮与从动轮在啮合点(c+Pb)的磨损量；Pb为齿轮的基圆齿距；CT表示齿轮单位齿宽的啮合刚度；步骤五、齿面考虑磨损后的表面粗糙度Ra-h近似表达为：其中，yj表示未磨损的表面轮廓第j个点的高度；hj表示第j个点的磨损量；n表示齿面离散的啮合点数；2CN110929350A权利要求书2/3页步骤六、齿面摩擦系数μc表达为：式中，Fnc为齿轮啮合时法向啮合力；B表示齿宽；α表示齿轮分度圆压力角；vp与vg分别为主动轮与从动轮在啮合位置的切向绝对速度；R表示等效曲率半径；η为空气的动力粘度；XR表示齿面粗糙度因子，表示为：式中，Ra,p和Ra,g分别表示主、从动轮的表面粗糙度；步骤七、主、从动轮摩擦热流量Qp和Qg分别表示为：其中，vc表示齿轮的相对滑动速度；μc为摩擦系数；γ为热能转换系数，0.95；aH为接触半宽；β为热流密度分配系数；p表示接触应力。2.如权利要求1所述的考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，其中，λp、ρp、cp分别表示主动轮材料的热传导系数、密度和比热容，λg、ρg、cg分别表示从动轮材料的热传导系数、密度和比热容，vp与vg分别为主动轮与从动轮在啮合位置的切向绝对速度。3.如权利要求1所述的考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，在任意啮合点C的相对滑动速度可表示为：vc＝|vp-vg|vp与vg分别为主动轮与从动轮在啮合位置的切向绝对速度。4.如权利要求3所述的考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，式中，np表示主动轮转速；ng表示从动轮转速；R1与R2分别表示主动轮与从动轮的啮合曲率半径。5.如权利要求3所述的考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，所述步骤二3CN110929350A权利要求书3/3页中的综合曲率半径与等效弹性模量分别表示为：R1表示主动轮的啮合曲率半径，R2表示从动轮的啮合曲率半径，Ep表示主动轮的弹性模量，Eg表示从动轮的弹性模量。4CN110929350A说明书1/6页一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法技术领域[0001]本发明涉及齿轮设计领域，尤其涉及一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法。背景技术[0002]齿轮在运转过程中，由于齿之间的相互摩擦，会产生大量的热量，乃至引起齿面胶合、降低齿轮寿命，导致运转环境升温影响其他部件等影响。而主要由摩擦系