[发明专利]一种齿轮箱体热分析方法

说明书

本发明公开了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，本方法包括以下步骤：建立包括至少两个啮合齿轮的齿轮箱体模型；计算齿轮箱体模型中任意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齿轮箱体模型运转时箱体内油气混合物流动产生的第二热量；通过第一热量、第二热量结合轴承功率损耗和油封功率损耗得出总的热量，对总热量进行热平衡分析得到温度场；将温度场的极值温度与理论值进行比较以判断齿轮箱体模型是满足使用需求。本发明能够分析出齿轮箱体的温度场分布从而判断齿轮箱体是否符合设计使用需求以保证使用该齿轮箱体物件的可靠性。

技术领域

本发明涉及齿轮箱体设计领域，具体公开了一种齿轮箱体热分析方法。

背景技术

传动齿轮箱在各种机械中有非常广泛的应用，传动齿轮是指相互啮合传动或相互配合联接的各种齿轮结构，是机械的关键核心部件。具有传动准确、功率和传动比范围大、制造精度高、承载能力稳定、效率高、工作平稳可靠、适应性强、寿命长等特点，广泛应用于交通运输、工程机械、能源、冶金、化工、轻工、农机、机床、兵器和航空航天等等行业部门。齿轮箱体是传动齿轮箱的核心零件，传动齿轮箱以较高速度运行时，热损失急剧增大，针对齿轮箱进行温度场分析，确定其发热的危险部位，可以进一步改进优化，提高系统工作的可靠性。

但是齿轮箱体作为复杂的异形零件，在工作过程中因工况特性产生的热源有很多种，国内目前对齿轮箱体的热分析研究较少，且大部分都是由于各种原因而忽略了一些因素。

发明内容

本发明目的在提供一种齿轮箱体热分析方法，以现有的轴承功率损耗和油封功率损耗结合本发明的热分析方法，以解决现有技术中缺乏对齿轮箱体进行热分析的技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种齿轮箱体热分析方法，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齿轮箱体模型运转时箱体内腔油气混合物流动产生的第二热量；

步骤S3：通过第一热量和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：同时将温度场的极值温度与理论值进行比较以判断齿轮箱体模型是满足使用需求。

优选地，计算步骤S2中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。

滑动比由啮入处滑动比、啮出处滑动比及断面啮合角确定。啮合作用系数由啮合摩擦因数、小齿轮转矩和转速、节圆螺旋角和啮合额效率确定。

S212：计算两个啮合齿轮的啮合摩擦因数，根据滑动比和啮合摩擦因数计算啮合效率；根据啮合作用系数和啮合摩擦因数计算啮合损耗。

摩擦因数是物体在运动时所受摩擦力和对接触面压力的比值,它与接触面的粗糙程度成正比。根据理论公式能够计算出两啮合齿轮啮合摩擦因数。

S213：根据啮合效率与啮合损耗计算第一热量。

优选地，计算步骤S2中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。

优选地，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，