航空面齿轮乏油运行寿命机制及齿面微观创成方法研究
批准号:
51375159
项目类别:
面上项目
资助金额:
80.0 万元
负责人:
何国旗
依托单位:
学科分类:
传动与驱动
结题年份:
2017
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
严宏志、孙晓、贺兵、舒陶亮、任行丽、周照领、王胜伟
中文摘要
面齿轮的独特分流特性使其正逐步替代螺旋锥齿轮而成为武装直升机传动系统中最重要的核心零件,失油状态下面齿轮的运行寿命一直为武装直升机设计者和使用者所关注。本项目从武装直升机极端使役性能要求出发,以改善失油状态下面齿轮的润滑性能和延长运行寿命为目标,综合运用面齿轮啮合原理、摩擦学、传热学、赫兹接触理论和有限元分析方法,对面齿轮失油状态下各个阶段失效机制、润滑膜时变特性进行分析,获得沿啮合线中心油膜厚度、压力、温度以及轮齿表面摩擦系数等相关参数的分布规律。通过对面齿轮轮齿表面微观造型的几何特征与物理特征相关性分析,建立具有微观造型表面的面齿轮啮合润滑理论模型,分析表面微观造型参数对面齿轮啮合润滑性能的影响,同时结合实验研究,探求失油后使得残余润滑油尽可能长时间粘附在齿面上的表面微观造型设计与控制方法,以延长失油状态下面齿轮乏油运行寿命,为提高我国航空面齿轮失油状况下的运行能力提供理论指导。
英文摘要
Face gear is replacing the spiral bevel gear gradually and becomes the most important key component in the driven system of armed helicopter because of its special split-flow characteristic. The service life of face-gear under oil-out condition is always paid close attention by the designer & user of armed helicopter. This study, from extreme using performance requested by armed helicopter, aiming at improving face-gear lubricating property and prolonging service life under oil-out condition, with comprehensive application of face-gear meshing theory, tribology, heat transfer theory, Hertz contact theory and finite element method, analyzes face-gear's failure mechanism at each stage and Time-Varying characteristics of lubricant film under oil-out condition to achieve the distribution law of relative parameters, such as oil film thickness, pressure, temperature and surface friction coefficient etc. along with the center of meshing line. By the analysis of relativity of geometrical and physical characteristics of micro-morphology on the tooth surface, it establishes a theoretical model with surface micro-morphology of face-gear in meshing with lubricating oil to analyze the effects of parameters of surface micro-morphology on lubrication performance of face-gear meshing . In addition,with the experimental study , it seeks after design and control method of surface micro-morphology which helps to make residual lubricating oil adhere to tooth surface as long as possible to prolong service life of face-gear underoil-out condition, which provides theoretical guidance for improving operation capacity of aeronautical face-gear under oil-out condition in our country.
面齿轮作为武装直升机传动系统中一个核心部件,其在乏油状态下的运行寿命是衡量直升机性能的一个重要指标。本项目建立了边界润滑状态下面齿轮传动的临界失效温度方程,讨论了不同反应活化能和齿轮转速对临界失效温度的影响。确定了齿面接触轨迹、接触载荷和相对滑动速度,推导出了边界润滑状态下面齿轮传动啮合过程中齿面接触点处摩擦系数及摩擦热流量的计算方法;确定了面齿轮传动轮齿各界面的边界条件及边界润滑工况下的运行寿命,讨论了不同几何参数和齿轮转速对其运行寿命的影响,获得了边界润滑状态下面齿轮传动的最优齿轮转速。分析了单元凹坑形貌的直径、间距和深度对面齿轮齿面接触处压力和弹性变形的影响,得出了单元凹坑形貌各参数对面齿轮传动弹流润滑油膜厚度及齿面连通性的影响,研究了齿面不同凹坑形貌对面齿轮啮合性能的影响,得出圆形凹坑形貌对面齿轮啮合力及输出转速的影响最小。基于面齿轮加载接触分析得到了面齿轮啮合轨迹,曲率半径和卷吸速度,分析了轮齿表面微凹坑对齿面法向接触力的影响。建立了面齿轮等温点接触弹流润滑模型,得到了面齿轮传动过程中的最小油膜厚度沿啮合线从齿顶到齿根在逐渐增大,分析了齿面微凹坑的直径和深度对最小油膜厚度的影响。建立了考虑面齿轮传动系统的静态传递误差、齿侧间隙、时变啮合刚度及齿面摩擦等内部激励的面齿轮传动系统弯—扭振动动力学模型,计算了面齿轮传动的综合啮合刚度,对啮合频率、时变啮合刚度及齿面摩擦系数对其振动特性的影响进行了分析。为我国航空面齿轮失油润滑寿命预测及延寿设计提供理论指导。本项目研究共发表论文23篇,其中:国外期刊6篇,国内期刊17篇,SCI收录4篇,EI收录6篇。申请国家专利9项,授权4项。已经培养研究生8名,其中,博士研究生 1 名,硕士研究生 7 名。项目投入经费80万元支出76.7228万元,各项支出基本与预算相符。剩余3.2772万元,剩余经费用于本项目后续研究支出。
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Computerised Design and Simulation of Meshing and Contact of Formate Hypoid Gears Generated with a Duplex Helical Method
双螺旋甲双曲面齿轮啮合与接触的计算机设计与仿真
DOI:
10.5545/sv-jme.2015.2627
发表时间:
2015-09
期刊:
Journal of Mechanical Engineering
影响因子:
--
作者:
[Yu Zhang, Hongzhi Yan, Tao Zeng]
通讯作者:
Tao Zeng
DOI:
10.3901/jme.2015.21.015
发表时间:
2015
期刊:
机械工程学报
影响因子:
--
作者:
[张 宇, 严宏志, 曾 韬]
通讯作者:
曾 韬
DOI:
--
发表时间:
2017
期刊:
润滑与密封
影响因子:
作者:
[何国旗, 孙能, 何瑛, 严宏志, 邓澍杰, 王其雷]
通讯作者:
王其雷
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
机械传动
影响因子:
--
作者:
[何国旗, 邓澍杰, 何 瑛, 严宏志, 孙 能, 王其雷]
通讯作者:
王其雷
DOI:
--
发表时间:
2014
期刊:
湖南工业大学学报
影响因子:
--
作者:
[王胜伟, 何瑛, 何国旗, 周照领]
通讯作者:
周照领
共 30 条
航空螺旋锥齿轮齿面激光冲击-机械喷丸形性协同强化机制研究
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批准号:2026JJ80053
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:何国旗
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依托单位:
双面协同精确预控的弧齿锥齿轮双重螺旋法切齿计算研究
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批准号:2021JJ50033
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2021
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负责人:何国旗
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依托单位:
国内基金
海外基金