齿轮油膜厚度的评估方法与流程

本发明涉及齿轮润滑，尤其涉及一种齿轮油膜厚度的评估方法。

背景技术：

1、齿轮副是由两个相互啮合的齿轮组成的基本传动机构，通过两齿面的直接接触传递运动和动力。为保证齿轮平稳可靠的运行，应使齿轮齿面处于良好的润滑状态。此时需要保证两齿面之间存在一层油膜，以防止因齿面直接接触而造成齿面磨损损伤。齿轮油膜厚度直接影响齿轮的磨损、效率和寿命，是评价齿轮润滑效果的重要参数，在实际应用中需要保证油膜厚度在合适的范围内，以达到较好的润滑效果。齿轮油膜厚度受润滑油的粘度、齿轮几何形貌、轮齿线速度、工作温度和负载等因素的影响。

2、然而，目前传动齿轮之间的油膜厚度主要通过数值分析以及经验公式间接获得。而对于未进行微观修形的直齿轮副，其存在一定的程度的齿顶齿根冲击；对于锥齿轮副的啮合区偏小端，可能受加工参数的影响而偏离理想的啮合位置，导致齿面的接触区不完全在齿面中间，因此利用公式计算直齿轮副或锥齿轮副中点处的油膜厚度与实际情况存在较大误差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种齿轮油膜厚度的评估方法，可以提高油膜厚度评估的准确性。

2、本发明的一方面提供一种齿轮油膜厚度的评估方法，用于对齿轮副的两个齿轮的齿面之间的油膜厚度进行评估；所述评估方法包括：基于齿轮副的齿面设计，建立该齿轮副的齿面分析模型；根据齿面分析模型，建立三维仿真模型；对三维仿真模型进行分析，得到预设载荷工况下的齿轮副接触状态；根据预设载荷工况下的齿轮副接触状态，得到齿轮油膜厚度；根据齿轮油膜厚度，得到安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险。

3、在一实施例中，所述齿轮副包括直齿轮副；所述基于齿轮副的齿面设计，建立该齿轮副的齿面分析模型，包括：获取直齿轮副的设计参数以及微观修形特性；根据直齿轮副的设计参数以及微观修形特性，建立该齿轮副的齿面分析模型。

4、在一实施例中，所述直齿轮副的设计参数包括直齿轮的齿数、模数、压力角以及齿宽中的一个或多个的组合。

5、在一实施例中，所述齿轮副包括锥齿轮副；所述基于齿轮副的齿面设计，建立该齿轮副的齿面分析模型，包括：获取锥齿轮副的设计参数以及加工参数；根据锥齿轮副的设计参数以及加工参数，建立该齿轮副的齿面分析模型。

6、在一实施例中，所述锥齿轮副的设计参数包括锥齿轮的齿数、模数、压力角、齿宽以及轴交角中的一个或多个的组合。

7、在一实施例中，所述锥齿轮副的加工参数包括刀倾角和/或滚比。

8、在一实施例中，所述根据齿面分析模型，建立三维仿真模型，包括：获取齿轮轴、齿轮副、轴承和机匣的关系以及误差；根据齿面分析模型，结合齿轮轴、齿轮副、轴承和机匣的关系以及误差，建立该齿轮副的三维仿真模型。

9、在一实施例中，所述误差包括装配误差和/或加工误差。

10、在一实施例中，所述对三维仿真模型进行分析，得到预设载荷工况下的齿轮副接触状态，包括：获取预设载荷工况；将预设载荷工况输入三维仿真模型，得到预设载荷工况下的齿轮副的接触应力分布以及接触印痕分布。

11、在一实施例中，所述根据预设载荷工况下的齿轮副接触状态，得到齿轮油膜厚度，包括：获取润滑油参数以及齿轮参数；根据预设载荷工况下的齿轮副接触状态，将润滑油参数以及齿轮参数输入齿轮副的三维仿真模型，得到齿轮油膜厚度分布。

12、在一实施例中，所述润滑油参数包括的润滑油的比热容、粘压系数、运动粘度和密度中的一个或多个的组合。

13、在一实施例中，所述齿轮参数包括材料热导率、齿面温度、齿面粗糙度和齿轮线速度中的一个或多个的组合。

14、在一实施例中，齿轮油膜厚度满足：

15、

16、其中，hs为无量纲的齿轮油膜厚度，hy为油膜厚度(μm)，ra为齿面粗糙度(μm)；

17、油膜厚度满足：

18、

19、其中，gm为材料参数，与粘压系数成正比；uy为速度参数，正比于绝对粘度；wy为载荷参数；sy为滑动参数，与齿轮线速度相关。

20、在一实施例中，所述根据齿轮油膜厚度，得到安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险，包括：获取许用油膜厚度；根据齿轮油膜厚度以及许用油膜厚度，得到安全系数；根据安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险。

21、在一实施例中，所述安全系数满足：

22、

23、其中，sλ为安全系数，hs,min为无量纲的齿轮油膜厚度的最小值，λgfp为无量纲的许用油膜厚度。

24、在一实施例中，所述根据安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险，包括：若安全系数大于2，则确定点蚀风险为低风险；若安全系数小于1，则确定点蚀风险为高风险；若安全系数大于等于1，且小于等于2，则确定点蚀风险为有限风险。

25、本发明的齿轮油膜厚度的评估方法基于齿面设计建立齿面分析模型，充分考虑齿面的几何形貌对油膜厚度的影响，提高了齿面分析模型的精确程度，使得齿面分析模型和真实的齿轮副试验件的结构高度一致，进而提高了三维仿真模型的精确程度，保证油膜厚度结果的可靠性和准确性。

1.一种齿轮油膜厚度的评估方法，用于对齿轮副的两个齿轮的齿面之间的油膜厚度进行评估；

2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述齿轮副包括直齿轮副；

3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，直齿轮副的设计参数包括直齿轮的齿数、模数、压力角以及齿宽中的一个或多个的组合。

4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述齿轮副包括锥齿轮副；

5.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，所述锥齿轮副的设计参数包括锥齿轮的齿数、模数、压力角、齿宽以及轴交角中的一个或多个的组合。

6.如权利要求4所述的评估方法，其特征在于，所述锥齿轮副的加工参数包括刀倾角和/或滚比。

7.如权利要求1-6中任一项所述的评估方法，其特征在于，所述根据齿面分析模型，建立三维仿真模型，包括：

8.如权利要求7所述的评估方法，其特征在于，所述误差包括装配误差和/或加工误差。

9.如权利要求7所述的评估方法，其特征在于，所述对三维仿真模型进行分析，得到预设载荷工况下的齿轮副接触状态，包括：

10.如权利要求9所述的评估方法，其特征在于，所述根据预设载荷工况下的齿轮副接触状态，得到齿轮油膜厚度，包括：

11.如权利要求10所述的评估方法，其特征在于，所述润滑油参数包括的润滑油的比热容、粘压系数、运动粘度和密度中的一个或多个的组合。

12.如权利要求11所述的评估方法，其特征在于，所述齿轮参数包括材料热导率、齿面温度、齿面粗糙度和齿轮线速度中的一个或多个的组合。

13.如权利要求12所述的评估方法，其特征在于，齿轮油膜厚度满足：

14.如权利要求1-6中任一项所述的评估方法，其特征在于，所述根据齿轮油膜厚度，得到安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险，包括：

15.如权利要求14所述的评估方法，其特征在于，所述安全系数满足：

16.如权利要求15所述的评估方法，其特征在于，所述根据安全系数，确定该齿轮副的点蚀风险，包括：