少齿数齿轮温度场研究.pdf

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1、·机械研究与应用·2015年第4期(第28卷，总第138期)研究与分析少齿数齿轮温度场研究徐家强，杨磊，蔡光达(陕西理工学院机械工程学院，陕西汉中723003)摘要：建立了少齿数齿轮传动稳态温度场模型。结合传热学、摩擦学与齿轮啮合原理，计算轮齿节点外啮合时摩擦热流密度以及轮齿端面，轮齿齿面等区域的对流换热系数。给出一个示例，获得了少齿数齿轮稳态温度场。分析了温度场分布对少齿数齿轮副传动的影响。关键词：少齿数齿轮；摩擦热；温度场中图分类号：TH132．4文献标志码：A文章编号：1007—4414(2015)04-0051-03Research

2、onTemperatureFieldinLittleTeethNumberGearXUJia-qiang，YANGLei，CAIGuang-da(SchoolofMechanicalEngineering，ShaanxiUniversityofTechnology，HanzhongShaanxi723003，China)Abstract：Inthispaper，themodelofsteadystatetemperaturefieldoflittleteethnumbergeartransmissionisestablished．Combi

3、nedwiththeheattransfertheory，thetribologyandtheprincipleofgearmeshing，thefrictionalheatfluxwhentheteethnodeisintheexternalgearingprocessiscalculated，aswellasconvectiveheattransfercoeficientsinregionslikethetoothfaceandthetoothsurface．Anexampleisgiventogainthesteady-statete

4、mperaturefieldoflittleteethnumbergear，andtheinfluenceoftemperaturefielddistributiononthetransmissionoflittleteethnumbergearpairisalsoanalyzed．Keywords：littleteethnumbergear；frictionheat；temperaturefieldO引言向周围的流体扩散。根据布洛克理论，轮齿齿面的表少齿数齿轮传动(小齿轮齿数Z=1～7)，具有单面温度在齿轮传动过程中是变化的，但瞬时表面温

5、度级传动比大，结构紧凑，重量轻等优点，特别适用于中变化影响范围很小，仅限于很薄的热表层，一般近似小功率，结构尺寸受限制，传动比大，中、大模数齿轮地假设稳态时齿轮上各点温度为定值，将齿轮轮齿的传动的场合⋯。少齿数齿轮副啮合传动中，两轮齿本体温度场作为稳态温度场问题处理。齿轮传动达为节点外啮合，齿面问相对滑动速度大，摩擦发热较到稳定状态之后，齿轮的摩擦发热和冷却散热趋于平为严重。轮齿啮合面在摩擦热和润滑冷却系统综合衡，这时对同一齿轮上的所有齿，在齿轮每转一周的作用下，轮齿上存在不均匀的温度场，不仅引起轮齿过程中，经历过程完全相同，即研究齿轮稳态

6、温度场的热弹性变形，产生附加热应力，而且还会造成齿轮时取单个轮齿分析。这样就把齿轮传动的稳态温度传动间隙减少，导致传动失效。影响齿轮副的传动性场问题简化为单个轮齿无内部热源的稳态温度场问能、润滑性能和可靠性。因此，对少齿数齿轮传动稳题。导热体无内部热源时q=0，对于稳态温度场01态温度分析十分必要。=0，得到无内部热源少齿数齿轮稳态导热方程为：1热平衡后少齿数齿轮轮齿温度场模型aTaTaT，、1．1无内部热源少齿数齿轮轮齿导热方程——+——i+——U8X÷aYza2依据傅里叶导热定律和能量守恒原理，取微元体1．2单个轮齿模型各表面的对流传热

7、边界条件研究其能量收支关系。即导人总热量与内热源发热如图1所示建立单个轮齿温度场计算模型，其中量之和，等于导出总热量与内能增加之和。建立微元r为端面齿廓啮合区，t为端面齿廓非啮合区，s为轮体导热微分方程。齿端面区域。，T0TaA、I+．+。．vPa对于轮齿的啮合面r区有：式中：A、p和C分别为材料的导热系数、密度和定压一Kl=(T—ro)+Q比热；T为微元体温度；t为时间变量；g为温度场内对于轮齿的非啮合面t区有：的内热源强度；、y、z为直角坐标。假设摩擦热量只传给相互啮合的轮齿_2]，没有一Kj-I=(一To)收稿日期：2015—05—0

8、8作者简介：徐家强(1988一)，男，河南信阳人，硕士研究生，研究方向：新型机械传动的设计与研究。·51·研究与分析2015年第4期(第28卷，总第138期)·机械研究与应用·数