本文關鍵詞：汽車用雙聯(lián)萬向聯(lián)軸器的摩擦與潤滑研究　出處：《青島科技大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：本文以汽車傳動軸的三叉桿-球籠式雙聯(lián)萬向聯(lián)軸器作為研究對象,對其進行摩擦與潤滑性能的分析與研究。球籠式萬向聯(lián)軸器是目前應用較廣泛的等角速萬向聯(lián)軸器,其研究技術較為成熟;三叉桿滑移式萬向聯(lián)軸器是本課題組自主研發(fā)的一種新型三叉桿式萬向聯(lián)軸器,它采用三個滑動銷桿代替三個球形或圓柱形的滾子,可以傳遞比傳統(tǒng)三球銷式聯(lián)軸器更大的扭矩。目前對三叉桿滑移式萬向聯(lián)軸器尚未形成系統(tǒng)的理論,尤其在摩擦與潤滑方面的研究相對較少。因此本文首先對汽車傳動軸的三叉桿-球籠式雙聯(lián)萬向聯(lián)軸器進行運動學和動力學分析,確定出摩擦磨損的位置為三叉桿滑移式萬向聯(lián)軸器滑動銷桿和三叉桿套筒孔的配合表面,其在扭矩傳遞過程中長期受載而在往復滑動中產(chǎn)生摩擦磨損,若沒有良好的潤滑方式會使聯(lián)軸器提前發(fā)生失效�？梢妼ζ淠Σ僚c潤滑的研究對于完善三叉桿滑移式萬向聯(lián)軸器的系統(tǒng)理論及推廣應用具有重要的科學理論意義和指導意義。研究三叉桿-球籠式雙聯(lián)萬向聯(lián)軸器的運動學和動力學特性,得到在汽車聯(lián)軸器中易磨損部件滑動銷桿在三叉桿套筒孔中的運動和受力情況。運用方向余弦矩陣對滑動銷桿的運動方式建立運動學方程,通過MATLAB軟件進行數(shù)值模擬并在Pro/E軟件中進行仿真分析驗證。結(jié)果表明汽車聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動頻率隨車速的增大而增大;易磨損部件中滑動銷桿在三叉桿套筒孔中做近似正弦往復運動,往復運動頻率與聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動頻率相同;滑動銷桿運動的最大位移(振幅)和最大速度隨軸線夾角的增大而增大;且滑動銷桿運動的最大速度隨轉(zhuǎn)動頻率的增大而增大,振幅不受轉(zhuǎn)動頻率變化的影響。根據(jù)三叉桿滑移式聯(lián)軸器的受力情況建立方程組,利用MATLAB軟件求解在一個周期內(nèi)的力和力矩變化規(guī)律,并考察聯(lián)軸器輸入轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)動頻率和軸線夾角對力和力矩的影響。結(jié)果表明滑動銷桿和三叉桿套筒孔配合表面受力(載荷)在聯(lián)軸器一個轉(zhuǎn)動周期內(nèi)有一定的波動,但波動值較小;配合表面受力受輸入轉(zhuǎn)矩的變化影響較大,受轉(zhuǎn)動頻率和軸線夾角的影響較小。由于配合表面受力有一定的波動,基于課題組對聯(lián)軸器抗磨損結(jié)構設計、簡化幾何模型和對配合表面油潤滑基本特性的研究,利用多重網(wǎng)格數(shù)值分析法研究汽車中三叉桿滑移式聯(lián)軸器的配合表面載荷波動引起的等溫線接觸彈流潤滑時變特性。研究輸入轉(zhuǎn)矩(配合表面載荷)、轉(zhuǎn)動頻率(往復運動的頻率)和軸線夾角(振幅)對其潤滑特性的影響。結(jié)果表明當輸入轉(zhuǎn)矩一定時,配合表面的載荷波動變化較小,求得的潤滑膜的膜厚與壓力變化也較小,可以忽略其波動的影響,可以將配合表面的載荷看作恒定載荷。在聯(lián)軸器生產(chǎn)加工過程中,配合表面會產(chǎn)生粗糙度,采用Newton-Raphson數(shù)值分析法研究考慮隨機表面粗糙度的汽車聯(lián)軸器油潤滑特性。在膜厚方程中加入隨機表面粗糙度函數(shù),并考慮輸入轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動頻率和軸線夾角的影響。結(jié)果表明在考慮配合表面的粗糙度時,潤滑膜膜厚和壓力曲線分別圍繞理想光滑表面波動,并且波動值隨粗糙度的增大而增大。當表面粗糙度一定時,輸入轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)動頻率和軸線夾角等對聯(lián)軸器的潤滑特性有一定影響,但影響較小。當粗糙度值較大尤其是大于膜厚值時,局部壓力會變得很大,數(shù)值計算結(jié)果不收斂,可能造成油膜破裂�？紤]到在汽車驅(qū)動橋中聯(lián)軸器的結(jié)構、實際應用場合和其密封方式更適合采用潤滑脂進行潤滑。利用多重網(wǎng)格數(shù)值分析法對汽車聯(lián)軸器的等溫脂潤滑的特性進行分析,考慮設計環(huán)形凸起的半徑(當量半徑)、聯(lián)軸器輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動頻率及軸線夾角、潤滑脂流變指數(shù)和粘度的影響。結(jié)果表明脂潤滑等溫彈流潤滑的膜厚和壓力形狀與相同參數(shù)下油潤滑時相似。脂潤滑時隨著環(huán)形凸起的半徑的增大,壓力變寬,中心壓力值減小,膜厚增大。軸線夾角、轉(zhuǎn)動頻率、流變指數(shù)或粘度的增大,都會使第二壓力峰增大,膜厚增大,而中心壓力值基本不變。隨著輸入轉(zhuǎn)矩的增大,Hertz接觸半徑增大,壓力整體增大,膜厚略微減小。由于聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動會使配合表面潤滑脂溫度會明顯上升,對三叉桿滑移式聯(lián)軸器的熱脂潤滑特性進行進一步研究。結(jié)果表明溫度變化對潤滑脂膜厚和壓力有較大影響,溫度因素不能被忽略。熱彈流潤滑與等溫彈流的膜厚和壓力形狀相同,中心壓力值相同,溫升條件下的膜厚小于等溫條件。大的圓環(huán)凸起的半徑會導致大的當量半徑,進而導致較寬但較小的壓力,較寬并且較厚的潤滑膜和較低的溫度分布。較高的轉(zhuǎn)動頻率、軸線夾角或初始粘度都會導致更厚的膜厚,更高的溫度分布和甚至超過中心壓力值的顯著的第二壓力峰壓力值。最小膜厚,第二壓力峰和第二溫度峰出現(xiàn)的位置都朝著入口方向移動。輸入轉(zhuǎn)矩越大,壓力就越大,潤滑膜越薄,溫度分布也越高。流變指數(shù)越大,潤滑膜越厚,第二壓力峰壓力值也越大,中心壓力值基本不變,而溫度降低。使用不同的潤滑脂,聯(lián)軸器的熱脂潤滑性能不同,同樣需要綜合考慮。對汽車用三叉桿滑移式萬向聯(lián)軸器易磨損部件配合表面的脂潤滑特性的研究,為改善其脂潤滑特性提供理論指導,對聯(lián)軸器的推廣和應用提供技術支持。
【學位授予單位】：青島科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U463.216.2

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 常德功;張海明;周燁;李松梅;束放;;三叉桿-球籠式萬向聯(lián)軸器組合傳動軸系統(tǒng)的動力學仿真研究[J];機電工程;2015年11期

2 彭銅杰;段文婷;;潤滑脂在汽車上的應用現(xiàn)狀[J];山東工業(yè)技術;2014年13期

3 劉娜;王永慧;;一種特殊彈性柱銷聯(lián)軸器[J];機械工程師;2014年04期

4 鄭維強;王立勛;;采礦設備的摩擦學研究[J];內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟;2013年06期

5 閆鑫;劉順洪;王磊;;滾動軸承力學特性的有限元分析[J];機械工程與自動化;2013年01期

6 石寶樞;;汽車等速萬向節(jié)傳動軸的可靠性設計與解析[J];軸承;2012年01期

7 于玫;黃平;;線接觸脂潤滑熱彈性流體動力潤滑數(shù)值分析[J];軸承;2011年01期

8 陳立鋒;吳曉鈴;秦大同;;基于時變模型的齒輪嚙合過程潤滑狀態(tài)研究[J];潤滑與密封;2010年02期

9 張德超;劉紅領;張林波;徐有忠;;轎車驅(qū)動軸的動力學仿真分析和優(yōu)化[J];天津汽車;2008年04期

10 高艷青;劉慶廉;;中國潤滑脂用脂現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢簡介[J];石油商技;2006年01期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王學鋒;滑移型三叉式聯(lián)軸器的抗磨損結(jié)構及其潤滑特性[D];青島科技大學;2010年

2 楊福芹;三叉桿滑塊式等角速萬向聯(lián)軸器的理論研究[D];上海大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 張海明;汽車用新型等速萬向節(jié)驅(qū)動軸的理論與仿真研究[D];青島科技大學;2016年

2 龐雪彬;三叉桿滑移型萬向聯(lián)軸器的摩擦潤滑研究[D];青島科技大學;2016年

3 史燕;鋰基潤滑脂流變特性與摩擦磨損性能相關性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2014年

4 劉f:麗;表面微點蝕及表面粗糙度對圓錐滾子熱彈流潤滑的影響研究[D];青島理工大學;2014年

5 李勇;球籠式等速萬向節(jié)參數(shù)化設計與結(jié)構分析[D];湖南大學;2014年

6 左斌;三叉桿等角速萬向聯(lián)軸器的運動學研究[D];青島科技大學;2011年

7 周志剛;等角速萬向聯(lián)軸器的理論研究及計算機仿真[D];青島科技大學;2005年

8 劉峰;等速驅(qū)動軸運動學和動力學仿真及試驗分析[D];吉林大學;2004年

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