[发明专利]一种考虑三维表面加工粗糙度的柴油机正时齿轮润滑状态预测方法

权利要求书

1.一种考虑三维表面加工粗糙度的柴油机正时齿轮润滑状态预测方法，其特征是：

(1)正时齿轮副的动态接触载荷

当直齿圆柱齿轮做匀速转动时，一个啮合周期内单、双齿交替啮合，轮齿上传递的载荷发生突变，采用下式的直齿圆柱齿轮线接触标准载荷分配模型：

式中，w₀为稳态载荷，w为随时间变化的传递动态载荷；

(2)正时齿轮副的动态接曲率

柴油机正时齿轮副的两齿轮的转动角速度分别为ω₁和ω₂，基圆半径分别为R_b1和R_b2，齿根圆半径分别为R_l1和R_l2，齿根圆半径分别为R_h1和R_h2，啮合点的综合曲率半径R为两接触圆柱啮合点处R₁和R₂的当量曲率半径，等效半径计算为：

式中，齿轮分度圆压力角为s为啮合点距离节点的距离，

s(t)＝ω₂R_b2(t-t₀)

式中，R_h2为齿顶圆直径，t₀为啮入点到节点的时间；

(3)正时齿轮副的动态速度

柴油机正时齿轮副的两轮齿面在啮合点处的运动速度等效为两个圆柱体之间的运动速度：

定义两个相互滑动表面切向速度之和的一半为卷吸速度U，相对滑动与卷吸速度的比值为滑滚比S：

(4)油膜压力

齿轮啮合副润滑-接触并存状态下，接触微区被部分油膜和局部粗糙峰接触分开，采用考虑齿轮瞬态速率的统一三维混合润滑雷诺方程求解油膜压力：

式中，p为润滑膜压力，h为润滑膜厚度，ρ为润滑油密度，η为润滑油粘度；

(5)油膜厚度

考虑齿轮瞬态曲率，齿轮润滑膜的膜厚方程由宏观啮合几何、表面弹性变形v及微观表面粗糙度δ三部分组成：

式中，h₀(t)表示两表面的法向逼近，δ₁和δ₂为两表面的真实表面粗糙度；

(6)油膜粘度/密度

润滑油的粘度-压力关系和密度-压力关系表达如下，

η＝η₀exp{(lnη₀+9.67)·[-1+(1+5.1×10^-9p)^z]}

式中，η₀表示室温下的润滑油粘度，ρ₀表示室温下的润滑油密度；

(7)油膜承载

考虑瞬态载荷分配影响，积分整个接触区的压力分布得润滑膜承载方程：