[发明专利]一种齿轮箱体热分析方法

权利要求书

1.一种齿轮箱体热分析方法，齿轮箱体的热源包括轴承功率损耗、啮合功率损耗、油封功率损耗以及箱体内油气混合物流动损耗，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立包括至少两个啮合齿轮的齿轮箱体模型；

步骤S2：计算所述齿轮箱体模型中每两个啮合齿轮从开始啮合到退出啮合过程产生的第一热量以及所述齿轮箱体模型整体运转过程中箱体内腔油气混合物流动产生的第二热量；

步骤S3：通过所述第一热量和所述第二热量结合轴承功率损耗和油封功率损耗得出总热量，对总热量进行热平衡分析得到温度场；

步骤S4：同时将所述温度场的极值温度与理论值进行比较以判断所述齿轮箱体模型是满足使用需求。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，计算所述步骤S2中所述第一热量包括以下步骤：

S211:获取两个啮合齿轮的滑动比和啮合作用系数；

S212：计算两个啮合齿轮的啮合摩擦因数，根据所述滑动比和所述啮合摩擦因数计算啮合效率；根据所述啮合作用系数和所述啮合摩擦因数计算啮合损耗；

S213：根据所述啮合效率与所述啮合损耗计算所述第一热量。

3.根据权利要求1所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，计算所述步骤S2中所述第二热量时需以除去箱体内部啮合齿轮结构的体积作为箱体内腔体积。

4.根据权利要求2所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，所述滑动比由啮入处滑动比、啮出处滑动比及断面啮合角确定，获取所述滑动比的公式为：

式中：a_w为端面啮合角，单位为°；H_s为啮入处的滑动比；H_t为啮出处的滑动比；其中，

H_s＝(u+1)[(r_a2²/r_w2²-cos²a_w)^0.5-sina_w]

H_t＝(u+1)/u[(r_a1²/r_w1²-cos²a_w)^0.5-sina_w]

式中：u为齿数比；r_a2为大齿轮齿顶圆半径，单位为mm；r_w2为大齿轮节圆半径，单位为mm；r_a1为小齿轮齿顶圆半径，单位为mm；r_w1为小齿轮节圆半径，单位为mm。

5.根据权利要求2所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，所述啮合作用系数由啮合摩擦因数、小齿轮转矩和转速、节圆螺旋角和啮合的效率确定，获取啮合作用系数的公式为：

P_Mi＝f_mT₁n₁cos²β_w/(9549M)

式中：P_Mi为单个加载啮合功率损耗，单位为kW；f_m为啮合摩擦因数；T₁为小齿轮的转矩，单位为N·m；n₁为小齿轮的转速，单位为r/min；β_w为节圆上的螺旋角，单位为°；M为啮合的机械效率。

6.根据权利要求1所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，所述步骤S4中判断所述齿轮箱体是否满足使用需求的方式为：

当所述温度场的极值温度均低于理论值时，所述齿轮箱体满足使用需求。

7.根据权利要求1所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，采用ANSYS Steady-State Thermal热分析软件对所述第一热量和所述第二热量并结合轴承功率损耗和油封功率损耗进行热平衡分析。

8.根据权利要求1所述的一种齿轮箱体热分析方法，其特征在于，采用Pro/E建立所述齿轮箱体模型。