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基于人字齿轮啮合特性的滑动摩擦功率损失

2012-06-22王成高常青贾海涛

中南大学学报(自然科学版) 2012年6期

王成,高常青,贾海涛

(1. 济南大学 机械工程学院,山东 济南,250022;2. 中国船舶重工集团公司第703研究所,黑龙江 哈尔滨,150036)

人字齿轮传动不但具有斜齿轮传动的优点,而且能克服斜齿轮传动时因产生轴向力而不能采用过大螺旋角的缺点[1],在矿山、舰船等大功率机械传动中被普遍使用。齿轮的传动效率关系到其传动质量,造成齿轮传动功率损失的因素包括[2]轮齿间啮合功率损失(主要因素)、轴系零件的摩擦和搅油损失以及风损。其中轮齿间啮合功率损失是由齿面滚动摩擦和滑动摩擦引起,而滑动摩擦又是造成齿轮啮合功率损失的主要原因[3]。查齿轮传动效率表、试验测试和公式计算是3种确定齿轮效率的途径。其中,查表法易产生较大的误差;试验法最准确,但结果不通用,且易受各种因素的干扰,但相比较而言,采用计算的方法更为可行。周哲波[3]通过分析弹流润滑状态下齿面相对滑动速度和齿面载荷,推导出直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮功率损失的计算公式。姚建初等[4]从计算啮合点的啮合效率入手,通过积分的方法,得到一对轮齿从进入啮合到退出啮合的传动效率。但上述方法均未涉及齿轮制造、安装误差和轮齿修形。此外,文献[3]中对所受载荷进行简化处理,即假定同时参加啮合的轮齿所受载荷相同,因此,以上方法均无法进行传动效率的精确计算。国外对于齿轮传动功率损失的研究主要是利用试验的方法[5-6]。Diab等[2]针对功率损失原因建立相应的分析模型,但未研究如何求解。……

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