考虑混合润滑摩擦效应的齿轮啮合应力场及其失效风险影响研究
刘剑1
田华良2
李路可1
褚颜魁1
曹长兴2
许宁波1
王晓鹏3
1.郑州工商学院 工学院,郑州 4514502.郑州新大方重工科技有限公司,郑州 4500643.郑州航空工业管理学院 机械工程学院,郑州 450015
摘要：[目的]混合润滑作为齿轮传动的典型服役状态,对齿面摩擦特性及啮合应力场分布具有显著调控作用.然而,现有研究对二者耦合效应的快速解析与评估尚不充分.为此,构建一种计入混合润滑摩擦效应的轮齿应力场高效计算模型,以支撑齿轮传动失效风险的精确化预测.[方法]首先,基于啮合线运动学关系,结合粗糙峰承载比例效应,推导混合润滑摩擦因数计算方法,为应力场分析提供精确界面参量;其次,将该摩擦因数集成至齿轮接触力学模型,构建应力场分布与失效风险预测的计算框架;然后,系统分析转速、粗糙度、齿廓修形及负载等特征参数对摩擦因数与应力场的影响规律;最后,通过齿轮接触疲劳试验台开展不同粗糙度齿面的微点蚀试验,对模型分析结果进行验证.[结果]结果表明,转速由250 r/min提升至4 000 r/min时,膜厚比由0.5增至1.0以上,润滑状态由边界润滑转变为弹流润滑,摩擦因数降低约22%;齿面粗糙度由0.8 μm降至0.4 μm时,膜厚比提升至接近或超过1,微点蚀初期寿命延迟率达200%;适宜的齿廓修形可有效减小单双齿啮合区过渡点的应力落差;摩擦因数由0.06增至0.15时,次表面最大切应力尖点向表面迁移,裂纹萌生风险显著加剧.
关键词：齿轮副混合润滑油膜承载比例摩擦因数应力场
分类号：TH132.41(机械零件及传动装置)
资助基金：河南省高等学校重点科研项目(25CY038)河南省高等学校重点科研项目(26B460026)河南省科技攻关项目(242102220068)
论文发表日期：2026-05-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 42-52 )
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