Page 14 - 《摩擦学学报》2020年第3期

第 40 卷 第 3 期 摩 擦 学 学 报 Vol 40 No 3
2020 年 5 月 Tribology May, 2020

DOI: 10.16078/j.tribology.2019198

双渐开线齿轮传动的油膜刚度研究

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樊智敏 , 王明凯, 尹兆明
(青岛科技大学 机电工程学院，山东 青岛 266061)

摘 要: 在齿轮传动系统中，齿轮啮合刚度对振动、冲击、齿轮动力学特性分析以及接触应力计算有重要影响. 根据
双渐开线齿轮齿廓啮合特点，基于弹流润滑理论，建立了双渐开线齿轮传动油膜刚度计算模型，研究双渐开线齿轮
传动油膜刚度变化规律. 采用对比法分析了双渐开线齿轮与同参数普通渐开线齿轮传动油膜刚度差异，并研究双渐
开线齿轮齿廓参数和工况条件对油膜刚度的影响. 分析表明：双渐开线齿轮由于轮齿分阶的影响，与同参数渐开线
齿轮传动油膜刚度相比有较大差异；双渐开线齿轮传动油膜刚度随齿腰高度系数的增大而减小，齿腰切向变位系数
变化时，油膜刚度基本不变；工况条件变化时，双渐开线齿轮传动油膜刚度随转速的增大而减小，随载荷增量因子
的增大而增大.
关键词: 双渐开线齿轮; 渐开线齿轮; 油膜刚度; 分阶参数; 工况条件
中图分类号: TH132 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2020)03–0280–09

Film Stiffness of Double Involute Gears Transmission

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FAN Zhimin , WANG Mingkai, YIN Zhaoming

(College of Electromechanical Engineering, Qingdao University of Science and
Technology, Shandong Qingdao 266061, China)
Abstract: According to the meshing characteristics of double involute gears profile and the elastohydrodynamic
lubrication theory, a calculation model of film stiffness of double involute gears was established to study on the change
rule of film stiffness. The difference of film stiffness between double involute gears and involute gears was analyzed by
contrast method, and the influence of tooth profile parameters and working conditions was studied. The analysis showed
that double involute gears had a big difference in the film stiffness compared with involute gears, due to the effect of
tooth waist order. Film stiffness decreased with the increase of the height coefficient of tooth waist. Film stiffness
basically remained unchanged when the tooth waist tangential modification coefficient changed. The film stiffness
decreased with the increase of rotational speed and increased with the increase of load increment factor.
Key words: double involute gears; involute gears; film stiffness; ladder-shaped parameter; working conditions

[2]
齿轮系统动力学研究主要采用集中参数法，该方 的正确性. 杨萍等 将斜齿轮传动等效为两个反向圆
法所采用的齿轮啮合刚度是基于Hertz干接触理论建 锥接触，建立斜齿轮有限长热弹流润滑分析模型，研
[3]
立的，而在实际齿轮传动中，当润滑产生的油膜刚度 究润滑油膜压力、膜厚及温度变化规律. Parsa等 提出
与接触刚度量级一致或远大于接触刚度时，油膜刚度 一种基于载荷分担的直齿轮混合润滑模型，研究表面

对齿轮啮合刚度将产生重要的影响. 粗糙度、载荷以及转速对摩擦系数的影响. Liu等 [4]
随着弹流润滑理论与数值求解方法的发展，齿轮 建立有限长斜齿轮非牛顿流体热弹流润滑模型，在三
润滑特性已成为许多研究者关注的焦点. Dowson等 [1] 个典型位置研究工况条件与齿廓参数对润滑特性的
提出无限长中心膜厚经验公式，并通过试验验证公式 影响. Qin等 提出一种刚度计算模型，研究当量曲率
[5]

Received 23 October 2019, revised 29 November 2019, accepted 27 December 2019, available online 28 May 2020.
*Corresponding author. E-mail: zmfan@163.com, Tel: +86-15318703850.
The project was supported by the Natural Science Foundation of Shandong Province(ZR2018MEE014).
山东省自然科学基金项目(ZR2018MEE014)资助.