第1章 航空弧齿锥齿轮摩擦学概述 1
1.1 航空弧齿锥齿轮的结构与特点 1
1.2 航空弧齿锥齿轮的摩擦与润滑理论综述 2
1.2.1 齿轮的润滑理论 2
1.2.2 齿轮的摩擦与热理论 5
1.3 弧齿锥齿轮的加工制造技术综述 8
1.3.1 弧齿锥齿轮的切齿原理 8
1.3.2 弧齿锥齿轮的数控加工 9
1.3.3 弧齿锥齿轮的性能分析技术 9
1.3.4 弧齿锥齿轮加工系统 11
1.4 小结 12
第2章 航空弧齿锥齿轮在实际工况下的啮合性能 13
2.1 弧齿锥齿轮的边缘接触分析 13
2.1.1 齿面的点矢函数 13
2.1.2 齿顶边缘接触分析 17
2.1.3 齿端边缘接触分析 20
2.2 弧齿锥齿轮加载接触分析 21
2.2.1 弧齿锥齿轮实际接触迹的确定 21
2.2.2 弧齿锥齿轮在重载作用下的运动误差 23
2.2.3 轮齿间的载荷分配 24
2.2.4 弧齿锥齿轮接触点曲率与接触区求取 25
2.3 高速弧齿锥齿轮啮合过程的齿面速度分析 28
2.4 弧齿锥齿轮轮齿强度分析与计算 30
2.4.1 轮齿弯曲强度 30
2.4.2 齿面接触强度计算 34
2.5 航空弧齿锥齿轮胶合与闪温性能分析 36
2.6 航空弧齿锥齿轮动态性能分析 39
2.6.1 弧齿锥齿轮动力学模型的建立 39
2.6.2 固有频率 40
2.6.3 行波共振转速 43
2.6.4 动载激振力的DLTCA计算 43
2.6.5 行波共振应力 46
2.7 小结 47
第3章 适合工程计算的航空弧齿锥齿轮弹流润滑数值方法 48
3.1 点接触等温弹流润滑的数学模型 48
3.1.1 点接触等温弹流润滑数值求解的控制方程 48
3.1.2 数值求解中的无量纲化 50
3.2 点接触热弹流润滑的数学模型 50
3.2.1 热弹流Reynolds方程 51
3.2.2 温度对润滑油的影响 51
3.2.3 弹流润滑中的热效应与控制方程 52
3.2.4 热弹流润滑基本方程的无量纲化 53
3.3 适用于重载条件下的点接触弹流润滑数值算法 54
3.3.1 点接触弹流润滑数值算法分析 54
3.3.2 加权牛顿有限元法 55
3.3.3 不同载荷下的弹流润滑计算对比分析 59
3.3.4 点接触热弹流润滑计算与分析 62
3.4 高速重载弧齿锥齿轮热弹流润滑计算与分析 68
3.4.1 弧齿锥齿轮热弹流计算坐标系的建立 68
3.4.2 航空弧齿锥齿轮热弹流润滑方程组 68
3.4.3 航空弧齿锥齿轮热弹流计算参数确定 69
3.4.4 航空弧齿锥齿轮模型参数 70
3.5 小结 74
第4章 航空弧齿锥齿轮乏油润滑分析 76
4.1 弧齿锥齿轮乏油润滑分析 76
4.1.1 乏油润滑的判定 76
4.1.2 乏油润滑计算模型 79
4.1.3 不同乏油程度的油膜特性 80
4.2 弧齿锥齿轮短时间断油无损伤润滑分析 84
4.2.1 短时间断油的数学模型 84
4.2.2 油箱油量对断油润滑温度的影响 87
4.2.3 不同断油时间控制点下中心油膜温度 87
4.2.4 转速对中心油膜温度的影响 88
4.3 航空弧齿锥齿轮无油润滑性能分析 88
4.3.1 失油条件下油膜消失时间与温度变化 88
4.3.2 无油润滑下齿面摩擦系数的影响因素分析 91
4.4 航空弧齿锥齿轮无油润滑下的摩擦传热行为分析 96
4.4.1 传热分析模型 96
4.4.2 无油润滑运转的传热行为分析 99
4.4.3 轮齿温度有限元分析 104
4.5 不同润滑油对齿轮温度的影响分析 110
4.6 航空弧齿锥齿轮摩擦润滑分析系统 112
4.6.1 集成系统开发工具 113
4.6.2 分析系统组成 113
4.7 小结 117
第5章 航空齿轮气液共相润滑分析与设计 118
5.1 高速重载齿轮气液多相不完全油雾形成机理 118
5.1.1 齿轮喷油润滑下气液多相射流的数学模型 118
5.1.2 高速齿轮喷油润滑射流的计算流体动力学建模 119
5.1.3 高速航空齿轮对喷油气液多相射流的激荡作用 120
5.2 高速航空齿轮机匣内气液共相流体的黏度特性 121
5.2.1 不完全油雾在高速运动状态下的黏度特性 121
5.2.2 弹流润滑计算中的不完全油雾黏度模型 122
5.3 气液共相流体中含气率对润滑状态的影响 123
5.4 基于计算流体动力学的航空齿轮喷油润滑时变状态分析 126
5.4.1 航空齿轮喷油润滑过程分析 126
5.4.2 直齿轮喷油数学模型 127
5.4.3 齿轮喷油润滑的计算流体动力学模型 127
5.4.4 计算结果与分析 128
5.5 喷油润滑参数对气液多相流体状态的影响与设计 130
5.5.1 喷油嘴方位参数的定义 130
5.5.2 喷油角度计算与分析 131
5.5.3 喷油位置计算与分析 132
5.6 喷油润滑下航空齿轮的温度分析方法 133
5.6.1 喷油润滑下齿轮的对流换热系数 133
5.6.2 齿面的对流换热状态分析 135
5.6.3 稳态热分析模型 136
5.6.4 瞬时闪温与冷却模型 136
5.6.5 喷油条件下高速直齿轮的精确动态热计算 137
5.7 航空弧齿锥齿轮喷油润滑射流影响因素分析 140
5.7.1 入口存在径向速度喷油过程分析 141
5.7.2 喷油CFD模型的建立 141
5.7.3 喷油嘴入口速度对喷射方向的影响 142
5.7.4 喷油嘴长径比对喷射方向的影响 144
5.8 高速重载齿轮传动喷油润滑系统的工程化设计 147
5.8.1 某型航空机匣供油系统油管和喷嘴的仿真计算 147
5.8.2 满足齿轮最高温度要求的喷油润滑供油量设计 150
5.9 小结 155
第6章 航空弧齿锥齿轮在摩擦与润滑状态下的动力学 156
6.1 航空弧齿锥齿轮结构振动建模 156
6.1.1 模型概述 156
6.1.2 弹性齿轮轴建模 157
6.1.3 轴承建模 162
6.1.4 轮齿啮合接触建模 163
6.1.5 转矩载荷激励 167
6.1.6 系统动力学方程 167
6.2 航空弧齿锥齿轮啮合摩擦建模 168
6.2.1 弹流和乏油润滑摩擦系数 169
6.2.2 边界润滑摩擦系数 169
6.2.3 无油润滑摩擦系数 170
6.2.4 耦合摩擦的系统动力学方程 171
6.3 航空弧齿锥齿轮动力学特性分析 174
6.3.1 弧齿锥齿轮动力学分析方法 174
6.3.2 基本时变参数 177
6.3.3 弧齿锥齿轮的响应特性 179
6.3.4 航空弧齿锥齿轮耦合摩擦的稳定性 183
6.3.5 耦合摩擦的稳态RMS响应 184
6.4 小结 186
第7章 基于摩擦与润滑的航空弧齿锥齿轮的数控加工技术 187
7.1 弧齿锥齿轮五轴加工原理 187
7.1.1 刀位啮合计算 187
7.1.2 展成运动 189
7.1.3 弧齿锥齿轮NC展成加工机床运动变换 191
7.1.4 轮齿加载条件下的数控加工技术 193
7.2 弧齿锥齿轮NC展成加工非线性误差与进给步长 196
7.2.1 刀具轨迹的离散逼近误差 196
7.2.2 非线性误差分析计算 197
7.2.3 走刀步长和轮坯转角步长确定 198
7.3 航空弧齿锥齿轮参数对润滑特性的影响 199
7.3.1 弧齿锥齿轮传动基本参数对润滑特性的影响 201
7.3.2 机床切齿调整参数对齿轮弹流润滑的影响 203
7.4 满足航空弧齿锥齿轮无油润滑要求的加工技术 206
7.4.1 保证航空弧齿锥齿啮合轮侧隙的控制方法 206
7.4.2 航空弧齿锥齿轮加工参数数值优化方法 207
7.4.3 给定弹流润滑状态下的机床切齿调整参数研究 209
7.4.4 不同润滑状态与摩擦特性的航空弧齿锥齿轮加工 217
7.5 小结 219
第8章 高速重载航空弧齿锥齿轮摩擦润滑试验方法 220
8.1 相似原理在高速重载航空弧齿锥齿轮性能试验中的应用 220
8.1.1 相似基本原理 220
8.1.2 高速重载弧齿锥齿轮润滑特征提取的相似性试验方法 221
8.1.3 高速重载齿轮齿根弯曲应力的相似性方法 226
8.2 高速重载航空弧齿锥齿轮齿面温度的相似试验方法 228
8.2.1 试验原型的计算结果 228
8.2.2 试验设备及加载过程 229
8.2.3 试验测试结果与分析 231
8.3 超高速航空弧齿锥齿轮啮合动态性能相似试验 232
8.3.1 原型齿轮啮合性能分析及缩比相似模型参数 232
8.3.2 试验装置及验证方法 237
8.3.3 测试结果分析 239
8.3.4 原型与试验结果的频域相似程度比较 240
8.4 小结 241
参考文献 242
符号列表 249