[发明专利]一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法

说明书

本发明公开了一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法；齿轮润滑效果可由计算冲击深度数值进行判断，从而对喷嘴参数布局优化设计，其冲击深度的计算步骤为：由直齿轮渐开线函数和面齿轮齿面空间位置关系，通过几何运算得到一段时间内直齿轮、面齿轮空间位置及润滑油射流线的位置的变化(初始时刻面齿轮副和射流线的关系如附图)，同时根据齿轮啮合转过角度所用时间与射流喷油时间相等，得到润滑油在直齿轮、面齿轮上的冲击深度，从而根据冲击深度越大则润滑效果越好的原则来评判相应喷嘴布局的优劣，故本发明可以评价面齿轮喷油润滑性能优劣，进而作为喷嘴布局优化设计方法。

技术领域

本发明涉及一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法。

背景技术

航空齿轮的工作环境是高速重载工况，通常采用的是喷油润滑的方式，但是由于轮齿在啮合的过程中的啮合间隙很小，高速旋转的齿轮又会对射流产生阻挡作用，这些导致了轮齿可能出在乏油甚至无油状态下高速运转，极大的影响齿轮的使用寿命，因此，探索更好的喷油方式以获得更好的润滑效果是很重要的。

航空正交直齿面齿轮主要的工作环境是高速和重载，这种情况下的主要失效形式是：划伤、点蚀、塑性变形、齿面胶合已经由于高温引起的齿轮膨胀从而导致卡死。为了避免这些失效，需要润滑油进行润滑和冷却。润滑油会在齿面形成一层薄薄的油膜，可以防止齿面间产生干性摩擦，避免温度升高，同时润滑油可以带走热量，降低齿轮表面的温度。

喷嘴喷油的方位参数对润滑油能否直接进入轮齿啮合部分有直接影响，对于正交直齿面齿轮喷油润滑研究较少，其喷油润滑喷嘴设计只能通过经验获取，无法评价润滑及冷却的效果。

发明内容

本发明的目的是为了能更便捷的探索出最好的润滑效果，提供一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法。

为了解决背景技术所存在的问题，本发明的技术方案是：

一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法，首先计算润滑油喷射到互相啮合的直齿轮和面齿轮的轮齿表面的冲击深度数值，然后基于冲击深度越大则齿轮润滑效果越好的原则，从冲击深度来得到不同喷嘴布局下的润滑效果，最后选择冲击深度大的喷嘴布局以完成喷嘴参数布局优化设计；其中齿轮冲击深度计算方法为：由直齿轮渐开线函数和面齿轮齿面空间位置关系，通过几何运算得到一段时间内直齿轮、面齿轮空间位置及润滑油射流线的位置的变化，同时根据齿轮啮合转过角度所用时间与射流喷油时间相等，得到润滑油在直齿轮和面齿轮上的冲击深度；

其中直齿轮冲击深度的计算过程为：

根据直齿轮渐开线函数和面齿轮齿面空间位置关系，分别计算初始时刻面齿轮和直齿轮的空间位置，然后再计算直齿轮转动相应时间后的空间位置，以及射流线经过的距离，从而由直齿轮端面几何关系，得到直齿轮上的冲击深度的数学模型；

面齿轮冲击深度的计算过程为：

根据空间几何关系以及面齿轮齿面方程特性，计算初始时刻面齿轮空间角度位置和直齿轮空间角度位置，然后由直齿轮渐开线函数和面齿轮齿面空间位置关系，再计算面齿轮转动相应时间后的的空间角度位置，以及射流线在经过的距离，从而由面齿轮端面几何关系，得到面齿轮上的冲击深度的数学模型。

所述的一种航空正交直齿面齿轮喷油润滑喷嘴布局优化设计方法，所述的直齿轮冲击深度的计算过程包括：

以初始时刻t₀＝0，由空间几何关系以及面齿轮齿面方程特性，计算面齿轮空间角度位置θ_g1和直齿轮空间角度位置θ_p1：

θ_p1＝iθ_g1+invα_p1-λ(1)