[发明专利]一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法

权利要求书

1.一种考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、得到齿轮的基本参数，所述基本参数包括基本几何参数、基本运行参数和其他基本参数；所述基本几何参数包括：齿轮齿数Z_i；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分别为μ_i和E_i；齿轮材料的热传导系数、密度和比热容分别为λ_i、ρ_i和c_i；表面粗糙度R_a；基本运行参数包括齿轮的转速n_i，i＝p或g分别表示为主动轮和从动轮；齿轮输入扭矩T；所述其他基本参数包括：齿轮运行周期数N；最终齿轮运行周期数N₀；磨损阈值h₀，当累积磨损量达到磨损阈值h0时，齿面载荷进行重新分布；齿面的原始表面粗糙度Ra；

步骤二、齿轮副的接触应力P与接触半宽aH分别表示为：

式中，F_nc为齿轮啮合时法向啮合力；B为齿轮的齿宽；R_EC与E₁₂为直齿轮的综合曲率半径和等效弹性模量；ν表示齿轮材料的泊松比；

步骤三、根据Achrard磨损模型，齿面磨损累积量h_i表达为：

△h＝k₀·P·s

式中，i＝p,g；其中p,g分别表示主动轮与从动轮；k₀表示齿面磨损系数，s表示相对滑移距离；

步骤四、当h_i≥h₀时，磨损后双齿啮合区的载荷表达为：

式中，h_p(c)和h_g(c)分别表示主动轮与从动轮在啮合点c的磨损量；h_p(c+P_b)和h_g(c+P_b)分别表示主动轮与从动轮在啮合点(c+P_b)的磨损量；P_b为齿轮的基圆齿距；C_T表示齿轮单位齿宽的啮合刚度；

步骤五、齿面考虑磨损后的表面粗糙度R_a-h近似表达为：

其中，y_j表示未磨损的表面轮廓第j个点的高度；h_j表示第j个点的磨损量；n表示齿面离散的啮合点数；

步骤六、齿面摩擦系数μ_c表达为：

式中，F_nc为齿轮啮合时法向啮合力；B表示齿宽；α表示齿轮分度圆压力角；v_p与v_g分别为主动轮与从动轮在啮合位置的切向绝对速度；R表示等效曲率半径；η为空气的动力粘度；X_R表示齿面粗糙度因子，表示为：

式中，R_a,p和R_a,g分别表示主、从动轮的表面粗糙度；步骤七、主、从动轮摩擦热流量Q_p和Q_g分别表示为：

其中，v_c表示齿轮的相对滑动速度；γ为热能转换系数，0.95；a_H为接触半宽；β为热流密度分配系数；P表示接触应力。

2.如权利要求1所述的考虑齿面磨损的摩擦热流量预测方法，其特征在于，

其中，λ_p、ρ_p、c_p分别表示主动轮材料的热传导系数、密度和比热容，λ_g、ρ_g、c_g分别表示从动轮材料的热传导系数、密度和比热容，v_p与v_g分别为主动轮与从动轮在啮合位置的切向绝对速度。