汽车主减速器螺旋锥齿轮摩擦功耗分析

摘要

螺旋锥齿轮是构成主减速器的关键零部件，其传动能量的损失将直接影响主减速器和整个传动系统的效率。目前，国内外对螺旋锥齿轮的研究主要集中在加工工艺优化和精度提高等方面，有关其啮合功耗和传动效率的研究并不常见。随着社会对节能减排要求的不断提高，如何降低传动系统的能耗则显得尤为迫切。因此，螺旋锥齿轮摩擦功耗和传动效率模型的研究和建立具有重要的现实意义。
　　本文在对齿轮啮合功耗主要影响因素研究的基础上，综合国内外对啮合齿面的相对速度、载荷分布、最小油膜厚度及摩擦因数的研究，建立螺旋锥齿轮混合润滑状态下的摩擦功耗模型，通过MATLAB软件对其进行仿真分析，并与现有研究成果相比较以验证计算模型的准确性。主要研究工作如下：
　　（1）螺旋锥齿轮齿面方程求解。从齿轮的加工原理出发，分别建立大齿轮和小齿轮的加工坐标系。根据被加工齿轮和刀具之间的相对运动关系，运用运动学知识详细推导了各坐标系间的齐次变换矩阵。最后，根据切削刀具锥面和被加工齿轮齿面之间的包络关系，运用齿轮啮合原理建立大、小齿轮的齿面方程，并利用MATLAB求解齿面点的三维坐标值。
　　（2）通过将齿轮啮合过程中局部共轭的点接触转化为沿接触区域椭圆长轴上各离散点的线接触，并结合齿面方程计算出啮合点的相对运动速度。综合考虑啮合齿面的法向载荷分布和油膜厚度等主要参数模型，根据齿轮传动过程中的实际工作状态，结合弹流润滑和边界润滑两种状态下的摩擦系数，推导出齿轮在混合润滑状态下的动态摩擦系数计算公式。
　　（3）建立螺旋锥齿轮在混合润滑状态下的摩擦功耗计算模型，并对该模型在MATLAB中进行仿真分析，最后对输入变转速、定扭矩和变扭矩、定转速两种不同传动情况下的啮合摩擦功耗及传动效率进行计算，通过与现有研究成果相比较，验证本文计算方法的准确性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究内容

第二章 螺旋锥齿轮理论基础

2.1螺旋锥齿轮分类和特点

2.2螺旋锥齿轮各部分结构名称及计算

2.3螺旋锥齿轮的啮合理论

2.4本章小结

第三章 螺旋锥齿轮齿面数学模型

3.1大轮齿面数学模型建立

3.2小轮齿面数学模型建立

3.3参考点选择

3.4局部综合

3.5实例求解

3.6本章小结

第四章 齿轮传动啮合效率

4.1啮合点相对运动速度

4.2啮合点载荷分布

4.3摩擦系数

4.4混合润滑状态下的摩擦功耗

4.5实例仿真

4.6本章小结

第五章 实例验证

5.1仿真分析

5.2计算值对比分析

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2未来研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文