一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法

李昌; 于志斌; 李云飞; 陈雨萱; 韩兴

doi:10.16578/j.issn.1004.2539.2019.07.019

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法

试验分析 | 更新时间：2022-09-24

- 一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法
- A Temperature Rise Calculation Method of Gear Transmission Considering Variation of Physical Parameter with Temperature
- 机械传动 2019年43卷第7期页码：104-110
- 作者机构：
  
  1.辽宁科技大学机械工程与自动化学院，辽宁鞍山 114051
  2.中国能建东电一公司，辽宁沈阳 110179
- 作者简介：
  
  李昌（1980— ），男，辽宁凌源人，工学博士，副教授，主要从事机械可靠性工程与金属大塑变微观表征可靠性试验方法、并、串联机器人机构运动精度可靠性分析、激光熔覆、激光淬火、激光清洗、超音速喷涂、火焰喷涂喷焊、堆焊等金属表面先进制造方面研究。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(E050402/51374127);辽宁省自然科学基金(201602393);辽宁省教育厅项目(2017FWDF01);辽宁科技大学创新团队建设项目
- DOI：10.16578/j.issn.1004.2539.2019.07.019
  中图分类号：
扫描看全文
李昌,于志斌,李云飞等.一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法[J].机械传动,2019,43(07):104-110.

Li Chang,Yu Zhibin,Li Yunfei,et al.A Temperature Rise Calculation Method of Gear Transmission Considering Variation of Physical Parameter with Temperature[J].Journal of Mechanical Transmission,2019,43(07):104-110.
李昌,于志斌,李云飞等.一种考虑物性参数温变影响的齿轮传动温升计算方法[J].机械传动,2019,43(07):104-110. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.07.019.

Li Chang,Yu Zhibin,Li Yunfei,et al.A Temperature Rise Calculation Method of Gear Transmission Considering Variation of Physical Parameter with Temperature[J].Journal of Mechanical Transmission,2019,43(07):104-110. DOI： 10.16578/j.issn.1004.2539.2019.07.019.

摘要

高速重载齿轮啮合传动因摩擦生热导致温升，齿轮从而产生热膨胀引起啮合误差，使得振动、噪声增大，胶合失效加剧。因此，对齿轮传动进行温升计算与影响因素分析具有重要意义。温升导致齿轮热物性参数变化，影响温度场，若忽略这种影响，将产生误差。基于渐开线直齿轮，根据齿轮啮合理论和摩擦传热原理，对齿轮传动中瞬时摩擦热流量和对流换热系数进行求解。利用CALPHAD法得出不同温度下的物性参数，基于ANSYS热固耦合法，利用APDL编写变物性参数程序，对齿轮传动温升进行计算，得出齿轮传动中温度场变化情况。编写参数化求解程序，分析齿宽和转矩对啮合传动温升的影响。该研究为分析温升对齿轮失效影响机理奠定重要基础，具有一定的指导意义。

Abstract

The high speed and heavy load gear meshing transmission will cause temperature rise because of friction and heat. The gear will produce thermal expansion and cause meshing error, which makes the vibration and noise increase, and then aggravate the process of failure of gluing. Therefore, it is significant to calculate the temperature rise and analyze the influencing factors of gear transmission. The temperature rise will lead to the change of gear thermal physical property parameters and affect the temperature field. If this effect is ignored, an error will be generated. Based on involute spur gear, according to gear meshing theory and friction heat transfer principle, the instantaneous friction heat flow and convection heat transfer coefficient in the transmission process of gear are calculated and solved. The CALPHAD method is used to calculate the physical parameters at different temperatures. Based on the ANSYS thermosetting coupling calculation method, the calculation program under the variable physical parameters is compiled by APDL, the temperature rise of the gear transmission is calculated, and the change of temperature field in the gear transmission process is obtained. A parametric solution program is written, and the influence of tooth width and torque parameters on the temperature rise of meshing transmission is analyzed. The research provides an important basis for analyzing the influence mechanism of temperature rise on gear failure, and has certain guiding significance.

关键词

齿轮啮合传动变物性参数温升计算APDLCALPHAD计算法

Keywords

Gear meshing transmissionVariation physical parameterTemperature rise calculationAPDLCALPHAD calculation method

references

BOIK H. Theoretical Study on Temperature Rise at Surface of Actual Contact Under Oiliness Lubrication Conditions［C］// Proceeding of the General Discussion on Lubrication & Lubricants， 1937， London， UK. Longdon： IME， 1937：222-235.

BOBACH L， BEILICKE R. Thermal elastohydrodynamic simulation of involute spur gears incorporating mixed friction［J］.Tribology International， 2012， 48：191-206.

李绍彬，李润方. 行星齿轮传动装置内齿轮轮齿热有限元分析［J］.机械传动， 2003， 27（1）：1-2.

林腾蛟，李润方. 齿轮传动三维间隙非线性冲击动力接触特性数值仿真［J］. 机械工程学报， 2000， 36（6）：55-58.

龙慧，张光辉，罗文军. 旋转齿轮瞬时接触应力和温度的分析模拟［J］.机械工程学报， 2004， 40（8）：24-29.

龚宪生，王欢欢，张干清. 行星齿轮本体温度场与闪温研究［J］.农业机械学报， 2011， 42（10）：14-18.

孙志礼，王宇宁，印明昂. 齿轮瞬态温度场的仿真分析［J］.航空发动机， 2013， 39（2）：14-18.

王胜伟，何瑛，何国旗. 面齿轮啮合齿面瞬态温度场影响因素的仿真分析［J］. 湖南工业大学学报， 2014， 28（4）：103-105.

陈长征，郝仁强，刘杰. 风力发电机高速级齿轮温度场及热变形仿真分析［J］. 机械传动， 2015， 11（4）：18-21.

薛建华. 高速重载齿轮系统热行为分析及修形设计［D］. 北京：北京科技大学， 2015：1-20.

李子繁，韩莹亮，胡玉梅. 齿轮啮合摩擦发热瞬态有限元仿真［J］.机械传动， 2017， 41（4）：77-80.

李昌. 齿轮传动系统虚拟可靠性试验方法的研究［D］. 沈阳：东北大学， 2008：12-58.

李昌，韩兴. 基于响应面法齿轮啮合传动可靠性灵敏度分析［J］.航空动力学报， 2011， 26（3）： 711-712.

LI S T. Finite Element analyses for contact strength and bending strength of a pair of spur gears with machining errors， assembly errors and tooth modifications［J］. Mechanism and Machine Theory， 2007， 42（1）：88-114.

JIANG J K， PENG X L. Optimal design of modified cylindrical gear based on minimum flash temperature of tooth surfaces［J］. Advanced Materials Research， 2013， 655：573-577.

TUSZYNSKIN W， MICHALCZEWSKI R. A new scuffing shock test method for the determination of the resistance to scuffing of coated gear［J］. Archives of Civil and Mechanical Engineeting， 2012， 12：436-445.

LI S T. Effects of misalignment error， tooth modifications and transmitted torque on tooth engagements of a pair of spur gears［J］.Mechanism and Machine Theory， 2015， 83：125-126.

BARBIERI M， LUBRECHT A A， Pellicano F. Behavior of lubricant fluid film in gears under dynamic conditions［J］.Tribology International， 2013， 62（6）：37-48.

HARTNETT J P， DELAND E C. The influence of prenatal number on the heat transfer from rotating noise thermal disks and cones［J］. Journal of Heat Transfer， 1961， 83（1）：95-96.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

斜齿轮精确啮合模型的APDL建模方法