高重合度直齿圆柱齿轮温度场分析及试验验证

直升机传动系统中的高重合度直齿圆柱齿轮多采用喷油方式进行润滑冷却,其温度特性关系到齿轮的使用寿命。基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD),建立了高重合度直齿圆柱齿轮喷油润滑温度场数值计算模型;采用气液两相流(Volume of Fluid,VOF)、多重参考系(Multiple Reference Frame,MRF)法获得了齿轮表面的温度和对流换热系数大小及分布;使用控制变量法分析了润滑油参数、工况参数、齿轮参数对齿面温度及对流换热的影响规律;在CL-100型齿轮试验机上开展了齿轮温度试验。结果表明,齿轮温度随载荷增加而升高的趋势与CFD仿真计算结果一致,高重合度齿轮温度高于普通重合度齿轮,而且随着载荷的增大,这种现象越明显。

高重合度外啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法

针对高重合度外啮合直齿圆柱齿轮副,对其齿根弯曲应力计算方法进行了研究.计算了高重合度齿轮的轮齿变形和刚度,对单个轮齿承受的载荷进行了研究,给出了高重合度齿轮齿间载荷分配率的定义和计算方法.以高重合度齿轮的双齿啮合界点作为计算载荷的加载点,给出了高重合度齿轮齿根过渡曲线30°切线位置危险截面的双齿啮合区界点的齿形系数和应力集中系数计算方法,获得了齿根危险截面弯曲应力的计算公式;采用CL-100齿轮试验机,设计了不同重合度的外啮合齿轮副,测量了其齿根的弯曲应力数值,试验结果表明:在高载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于7.85%,从动轮的计算误差小于9.8%;低载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于24.1%,从动轮的计算误差小于19%.

承载传动误差最小的高重合度弧齿锥齿轮波动齿面设计

为改善航空弧齿锥齿轮的承载啮合性能,结合ease-off技术提出一种波动齿面设计方法以降低高重合度弧齿锥齿轮的承载传动误差。鉴于中凹型修形曲线(修形齿面的几何传动误差曲线)可极大地减小高重合度弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值,创建一种与高重合度相适应的波动齿面修形模型;结合easeoff技术建立以降低承载传动误差波动幅值为目标的优化模型;通过优化得到具有良好啮合性能的高重合度弧齿锥齿轮。分析发现:优化后2阶传动误差设计弧齿锥齿轮传动的承载传动误差波动幅值降低了34.152%,而由波动齿面设计方法所得改进修形弧齿锥齿轮的承载传动误差进一步降低了61.492%,有效地改善了高重合度弧齿锥齿轮传动性能,为高性能弧齿锥齿轮齿面设计奠定理论基础。