【摘 要】
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高功率密度斜齿轮传动在航空传动系统中应用广泛,其有着质量轻、体积小、传递功率大等显著特点,这使得传动系统的发热问题变得尤为明显,在运行时各个齿轮之间的相对摩擦会产生大量的热,同时齿轮高速旋转时易造成齿面润滑和冷却困难,使得齿轮产热过大,冷却不佳,最终导致齿轮温度过高,易出现胶合等等失效情况。因此,研究高功率密度斜齿轮的高效润滑和高效冷却对于控制齿轮温升、提高齿轮抗胶合能力、延长齿轮使用寿命有着重要
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高功率密度斜齿轮传动在航空传动系统中应用广泛,其有着质量轻、体积小、传递功率大等显著特点,这使得传动系统的发热问题变得尤为明显,在运行时各个齿轮之间的相对摩擦会产生大量的热,同时齿轮高速旋转时易造成齿面润滑和冷却困难,使得齿轮产热过大,冷却不佳,最终导致齿轮温度过高,易出现胶合等等失效情况。因此,研究高功率密度斜齿轮的高效润滑和高效冷却对于控制齿轮温升、提高齿轮抗胶合能力、延长齿轮使用寿命有着重要意义。本文采用计算机仿真的方法对某高功率密度斜齿轮高效润滑和高效冷却进行研究,主要内容和结论如下:(1)齿轮喷油润滑仿真分析。建立了单对斜齿轮喷油润滑仿真分析模型,进行模型简化和仿真设计,并根据初始工况对其进行热流场仿真,详细分析并验证其仿真结果,对其润滑的高效性以及冷却的高效性进行评价,为后文高效润滑及冷却的研究打下基础。(2)高效润滑喷射参数影响分析。根据初始喷射参数下流场仿真分析发现的问题,以啮入侧喷嘴的喷射角度、端面角度、喷孔数目及轴向偏移四个喷射参数为研究因素,建立了四组单对斜齿轮喷油润滑分析模型,进行了流场仿真分析。根据仿真结果,得到齿轮齿面的油液比例,并进一步计算啮合功率损失,从而评价其润滑的高效性,得到了各喷射参数对润滑效果的影响规律,为提高某复杂高功率密度斜齿轮箱的润滑效率提供了优化基础。(3)高效冷却喷射参数影响分析。根据初始喷射参数下热流场仿真分析发现的问题,以啮出侧喷嘴的喷油策略、喷射角度、端面角度、喷孔数目及轴向偏移五个喷射参数为研究因素,建立了五组单对高功率密度斜齿轮喷油润滑分析模型,分别对五组模型进行了热流场仿真。根据热流场仿真结果,得到齿轮对流换热系数分布,并计算其热平衡时刻温度场,从而评价其冷却的高效性,得到各喷射参数对冷却效果的影响规律,为提高某复杂高功率密度斜齿轮箱的冷却效率提供了优化基础。(4)某复杂高功率密度斜齿轮箱流场及温度场仿真分析。发现各对齿轮啮合区内的油液比例普遍偏低,损失功率较高,同时冷却散热效果不佳,齿面温度过高等问题。针对该复杂齿轮箱的润滑及冷却效率低问题,结合前文得到的各喷射参数对润滑及冷却效率的影响规律,对其喷油系统中的各个喷嘴的喷射参数进行优化改进,并对改进后的模型进行二次分析,验证改进方案的有效性。
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