齿轮传动系统作为应用最广泛的传动方式之一,广泛应用于航空、航天、轨道交通、医疗器械等诸多领域。齿轮传动系统的热平衡状态以及啮合过程中的温度变化对齿轮传动系统产生重要影响,齿轮传动系统的齿面温度研究对其设计、加工、运转动态品质控制及性能优化有重要的科学意义和工程价值。本文以渐开线直齿圆柱齿轮为研究对象,基于齿轮啮合原理、摩擦学、传热学等理论,通过数值计算和仿真分析,结合齿面接触温度测量试验台,分析了齿轮动态啮合过程中的结构场、计算了轮齿稳态条件下的温度场和啮合面瞬态条件下的温度场。主要研究内容如下:1.根据齿轮啮合原理和Hertzian接触理论,利用Workbench软件对齿轮结构场进行研究,分析了齿轮动态啮合过程中,沿啮合线、齿宽和齿轮径向方向上最大等效应力、最大等效应变以及最大速度、最大加速度的变化规律和分布特性。2.根据摩擦学和传热学等理论,计算了在弹流润滑状态下、轮齿啮合面的时变摩擦系数,确定了主、从动齿轮轮齿不同啮合位置的摩擦热流量以及轮齿各表面的对流换热系数。通过有限单元法对齿轮稳态温度场进行分析,推导了齿轮本体温度矩阵方程。计算了齿轮达到稳态温度场时,主、从动轮啮合齿面的温度场分布高山图和齿轮内部各方向上及轮齿啮合线上的稳态温度变化曲线。3.利用Workbench瞬态热分析模块,计算了不同啮合周期数和不同转速条件下,齿面温度沿啮合位置的变化曲线,分析了在齿轮瞬态温度场的变化规律。通过齿轮温度测量试验台的实验结果与瞬态温度场的仿真结果的对比分析,验证仿真方法的正确性。4.基于Workbench的热-结构耦合模块,对稳态温度场和结构场进行耦合,计算了在稳态温度场的作用下,齿轮动态啮合过程中的最大等效应力、最大等效应变以及各临界位置最大等效应力的变化曲线,并与单独的结构场进行对比,分析了温度对齿轮传动系统的影响。