航空弧齒錐齒輪結構改進和噴油潤滑的數值分析研究.pdf

1、隨著現代工業(yè)的不斷發(fā)展，弧齒錐齒輪所需要傳遞的功率越來越大、承載能力越來越高、轉速越來越快、體積和重量越來越小，這些都促使了對弧齒錐齒輪的嚙合設計、加工制造、工作環(huán)境等綜合特性帶來更大的挑戰(zhàn)。目前，航空弧齒錐齒輪的設計與應用技術已經成為制約我國航空航天裝備向高速重載、大功率、輕量化和高壽命等方向發(fā)展的重要因素。本文是針對某航空發(fā)動機高速弧齒錐齒輪的承載能力不足、潤滑效果不理想的問題，采用有限元法和有限體積法從結構和潤滑兩方面展開了詳細的

2、數值分析研究。
　　首先，針對某航空發(fā)動機高速弧齒錐齒輪傳動性能達不到現階段使用要求的現狀，通過對弧齒錐齒輪的嚙合設計理論、加載接觸分析及其本身結構進行分析，提出了增大原有弧齒錐齒輪副模數和齒寬的改進方案。接著，采用傳統(tǒng)的強度計算公式進行校核，表明改進后弧齒錐齒輪的接觸強度、彎曲強度和膠合承載能力均得到了提高。然后，基于有限元技術建立改進后弧齒錐齒輪的有限元模型，對嚙合區(qū)的接觸應力和彎曲應力進行了詳細分析。結果表明本次設計解決了原

3、有齒輪強度裕度不足的問題，使錐齒輪接觸疲勞強度提高了約27.3％，輪齒彎曲強度提高了約40.2％，齒面膠合承載能力提高了約28.7％。
　　其次，分析了噴油潤滑特性對高速弧齒錐齒輪承載能力的影響，由于弧齒錐齒輪的空間嚙合理論比較復雜，直接對其進行潤滑數值分析非常困難，本文引入了當量直齒圓柱齒輪。結合摩擦學、傳熱學、流體動力學等理論知識，并借助計算流體動力學軟件對其噴油潤滑系統(tǒng)進行深入研究，主要分析了其溫度場、壓力場和速度場的分布及

4、變化趨勢。然后詳細分析了噴油潤滑的幾個主要因素（包括潤滑油粘度、齒輪轉速和噴油速度）對其承載能力的影響。得到了齒輪潤滑系統(tǒng)的溫度、壓強、速度分析方法，結果表明粘度和噴油速度對溫度場的影響較大，轉速和噴油速度對壓力場的影響較大，三種因素對速度場的影響均較為顯著。隨后分析了三種因素的兩兩耦合作用對潤滑的影響，得到了更為系統(tǒng)的噴油潤滑影響因素研究結論。
　　本文改進后的弧齒錐齒輪不僅能滿足現階段的使用要求，而且采用的有限元法和有限體積法