[发明专利]一种基于热网络模型直齿轮温度场的预测方法

说明书

本发明公开了一种基于热网络模型直齿轮温度场的预测方法，本发明计算步骤简单，计算时间较短，所占内存较小，可以单独求解任意每一点的温度值，计算瞬时温度时，考虑到齿轮副的啮合规律，与Blok闪温公式相比，更接近于齿轮实际啮合情况；在分析齿轮温度场过程中，不仅考虑了齿轮副在啮合过程中的啮合规律，也考虑了齿轮结构对齿轮温度场的影响，预测更加精准。

技术领域：

本发明属于齿轮设计加工领域，具体涉及一种种基于热网络模 型直齿轮温度场的预测方法。

背景技术：

齿面温度是判断齿轮是否发生胶合的一个重要参数。但是现有的 齿面温度预测方法通常是将单个轮齿离散为多个温度单元，未考虑其 他轮齿在啮合过程中由于摩擦产生的热流量的影响，导致预测得到的 结果不够准确。此外，部分考虑热阻的方法其热阻确定流程又过于复 杂。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于热网络模型直齿轮温度场的预测 方法，本发明计算步骤简单，计算时间较短，所占内存较小，可以单 独求解任意每一点的温度值，计算瞬时温度时，考虑到齿轮副的啮合 规律，与Blok闪温公式相比，更接近于齿轮实际啮合情况；在分析齿 轮温度场过程中，不仅考虑了齿轮副在啮合过程中的啮合规律，也考 虑了齿轮结构对齿轮温度场的影响，预测更加精准。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：.

一种基于热网络模型直齿轮温度场的预测方法，包括如下步骤：

步骤一、得到直齿轮的基本几何参数和基本运行参数:基本几何参 数包括齿轮齿数Z；齿轮模数m；齿宽B；齿轮分度圆压力角α； 齿轮材料的泊松比与弹性模量μ和E；齿轮材料的热传导系数λ、 密度ρ和比热容c；基本运行参数包括齿轮的转速n；齿轮输入扭 矩T；直齿轮包括主动轮和从动轮；

步骤二、设直齿轮副接触区域为一宽为接触半宽、长为齿宽的矩形 区域，基于赫兹接触理论，齿轮副的接触应力p与接触半宽a_H分 别表示为：

其中，F_NC为法面载荷；B为齿宽；E_eq与R_EC分别为等效弹性模量 与综合曲率半径，表示为：

E₁表示主动轮弹性模量，E₂表示从动轮弹性模量；R_E1与R_E2分别为主 动轮与从动轮的曲率半径，μ₁与μ₂分别为主动轮与从动轮的的泊松比； 在任意啮合点C的相对滑动速度V_c表示为：

式中，d₁与d₂分别为主动轮与从动轮的分度圆直径；V_c1和V_c2分别 表示为主动轮与从动轮的切向速度；g_yc表示啮合点C与节点的距 离，n₂表示从动轮转速；

步骤三、主动轮的摩擦热流量表达为：

式中，μ_c为摩擦系数；γ为热能转换系数，取0.95；β为热流密度 分配系数，n₁表示主动轮转速。

式中，ρ₁,λ₁,c₁分别表示主动轮的材料的密度、热传导系数和比热容； ρ₂,λ₂,c₂分别表示从动轮的材料的密度、热传导系数和比热容；