齒輪驅(qū)動熱-結(jié)構(gòu)耦合效應(yīng)與分析

重載齒輪在驅(qū)動過程中嚙合面由于相對摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，導(dǎo)致齒輪面溫度提升、盈利增加、可靠性降低，而間接偶合法對熱流邊界加載區(qū)域不能確定。采用直接耦合進(jìn)行齒輪熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，得到了齒輪嚙合動態(tài)溫度和應(yīng)力場分布；并對影響耦合效應(yīng)的摩擦因素、相對轉(zhuǎn)速、齒輪模數(shù)進(jìn)行了討論。結(jié)果表明，齒輪模數(shù)對嚙合溫升、熱應(yīng)力影響較大，對大模數(shù)齒輪設(shè)計時需要考慮熱-結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng)。

  齒輪主要用來傳遞運動和力，在機械工程中應(yīng)用。齒輪驅(qū)動是通過輪齒間直接嚙合來提升。今年來，隨著齒輪應(yīng)用環(huán)境的發(fā)展變化，傳遞功率日趨增大，驅(qū)動工況日益向重載方向發(fā)展。由于在重載情況下，齒輪嚙合面上的應(yīng)力增加，摩擦導(dǎo)致的溫度也隨之大幅上升，齒輪承受較的熱負(fù)荷，過的輪齒溫度會引起齒輪較大的熱變形的熱應(yīng)力，也會引起輪齒的熱膠合等故障的產(chǎn)生。因此，對重載齒輪，如風(fēng)電等齒輪系統(tǒng)，進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析以得到齒輪嚙合溫度場及耦合應(yīng)力場，并提出相應(yīng)對策，對提齒輪箱的可靠性，延長壽命具有重要意義。