鋁基復(fù)合材料斜齒輪與鋼制蝸

1、XX大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文選題報(bào)告及論文工作計(jì)劃課 題名 稱 鋁基復(fù)合材料斜齒輪與鋼制蝸桿傳動(dòng)嚙合特性分析與研究學(xué) 號(hào) 1234567 研 究 生 ZB 專業(yè)、年級(jí) 機(jī)械工程2011級(jí) 所在院、系 導(dǎo) 師 HHH 副教授 副 導(dǎo) 師 選 題 時(shí)間 2012年 11 月 8 日 XX大學(xué)研究生院2012年 11月 8 日一、立論依據(jù)課題來源、選題依據(jù)和背景情況、課題研究目的、理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值 課題來源：自選課題。 選題依據(jù)和背景情況：齒輪傳動(dòng)運(yùn)用領(lǐng)域的日益廣泛，在各種領(lǐng)域中對(duì)于齒輪傳動(dòng)的要求也愈來愈高。要求齒輪傳動(dòng)在滿足穩(wěn)定性、承載能力、傳動(dòng)效率等基本性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，又能做到對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的

2、重量和經(jīng)濟(jì)性能的最優(yōu)化。在航空航天工業(yè)領(lǐng)域，每一個(gè)小零件的輕量化對(duì)于航空航天技術(shù)的進(jìn)步都有著積極的意義。在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，大量的復(fù)合材料已投入使用，包括部分齒輪也已開始采用復(fù)合材料代替鋼制蝸桿以減輕整體重量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)成本的降低，在不久的將來，這些復(fù)合材料也必將越來越多的由軍用走向民用。目前，汽車輕量化已經(jīng)是汽車工業(yè)的大勢(shì)所趨，大量復(fù)合材料已經(jīng)投入到汽車工業(yè)，尤其是鋁基復(fù)合材料在發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、剎車盤等零件上的使用已經(jīng)日臻成熟。然而，在傳遞動(dòng)力的齒輪材料方面，鋁基復(fù)合材料的應(yīng)用還很少。本課題正是基于這樣一個(gè)背景下進(jìn)行的研究。復(fù)合材料是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的方

3、法，在宏觀上組成具有新性能的材料。復(fù)合材料按基體材料的不同可以分為金屬基復(fù)合材料（MMCs）、陶瓷基復(fù)合材料和聚合物基復(fù)合材料。復(fù)合材料起源于20世紀(jì)5060年代航空、航天和國(guó)防等尖端技術(shù)領(lǐng)域，至今仍然是這些領(lǐng)域最富有研究千里的戰(zhàn)略性結(jié)構(gòu)材料，帶動(dòng)著整個(gè)工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。當(dāng)下，許多性能優(yōu)良的復(fù)合材料在航空、航天、汽車、電子、建筑、醫(yī)療等方面應(yīng)用前景極為廣闊。目前，相比較于聚合物基復(fù)合材料，MMCs在齒輪上的研究應(yīng)用仍然很少，因此，研究MMCs齒輪對(duì)于齒輪傳動(dòng)輕量化研究有著重要的意義。在眾多MMCs材料中，鋁基復(fù)合材料（Al MMCs）相比較其他MMCs材料而言，其相對(duì)價(jià)格低廉，因此，Al MMC

4、s材料應(yīng)用相對(duì)較為普遍。本課題研究中，我們將以Al MMCs材料齒輪為基本對(duì)象展開研究。Al MMCs齒輪與鋼制齒輪相比，其重量輕、工藝性好、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲小、無需潤(rùn)滑。在新的制造技術(shù)發(fā)明以前，Al MMCs的加工困難。對(duì)于連續(xù)纖維增強(qiáng)體的金屬基復(fù)合材料，其各向異性明顯，切削加工過程中極易分層脫粘；對(duì)于顆粒增強(qiáng)Al MMCs，由于增強(qiáng)體本身就是磨料，導(dǎo)致磨削加工困難。隨著激光束加工等加工方法的興起，以及先進(jìn)道具的發(fā)展，Al MMCs的加工障礙正一步步得到解決。目前，Al MMCs齒輪還可以由粉末冶金等諸多方法制備。齒輪的主要用處有兩個(gè)：一個(gè)是傳遞運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是傳遞動(dòng)力。作為傳遞動(dòng)力的齒輪來說，

5、其在傳遞過程中的傳遞效率、承載能力是我們關(guān)心的性能。在強(qiáng)調(diào)高速重載傳遞條件下，齒輪的壽命是我們所關(guān)心的。齒輪在嚙合時(shí)齒面接觸處有接觸應(yīng)力，齒根部有最大彎曲應(yīng)力，可能產(chǎn)生齒面或齒體強(qiáng)度失效。齒面各點(diǎn)都有相對(duì)滑動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生磨損。齒輪主要的失效形式有齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面塑性變形和輪齒折斷等。因此這不僅要求齒輪材料有高的彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度，齒面要有足夠的硬度和耐磨性。同時(shí)，也需要我們研究嚙合區(qū)的溫度場(chǎng)特性以及潤(rùn)滑特性，分析該溫度場(chǎng)下齒輪材料是否仍然能滿足使用要求，以及在這些特性下齒輪的失效問題。目前工業(yè)上對(duì)于Al MMCs材料在齒輪上尚未大規(guī)模使用，國(guó)內(nèi)對(duì)于Al MMCs齒輪的嚙合特性研究也

6、極少。由于Al MMCS齒輪本身的特殊性，需要對(duì)其與鋼制蝸桿嚙合特性進(jìn)行分析研究，以尋找其區(qū)別于鋼制齒輪的特殊性質(zhì)。本課題所研究的核心就是MMCs斜齒輪與鋼制蝸桿的嚙合特性問題。 課題研究目的對(duì)于Al MMCs斜齒輪與鋼制蝸桿的嚙合特性，包括表面接觸應(yīng)力分析、齒根靜強(qiáng)度限元分析、嚙合區(qū)溫度場(chǎng)特性等進(jìn)行分析研究，為推廣Al MMCs斜齒輪的實(shí)際應(yīng)用提供一定的理論依據(jù)，同時(shí)也為今后研究適合齒輪傳動(dòng)的新型輕量化材料提供參考。 課題研究的理論意義：目前，Al MMCs已經(jīng)應(yīng)用到航空航天、汽車、電子封裝領(lǐng)域，汽車上的部分零件如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、齒輪箱、剎車片以及自行車鏈齒輪等都已經(jīng)有鋁基復(fù)合材料產(chǎn)品。然而，鋁

7、基復(fù)合材料在齒輪上的應(yīng)用研究還十分稀少。Al MMCs齒輪和鋼制蝸桿的嚙合過程中，不止有一個(gè)物理場(chǎng)，是一個(gè)多物理場(chǎng)耦合的過程。包括機(jī)械場(chǎng)（運(yùn)動(dòng)軌跡），位移場(chǎng)（應(yīng)力應(yīng)變），溫度場(chǎng)等等。齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生熱，而熱反過來又影響材料屬性，潤(rùn)滑油的粘性等。只有將這些物理場(chǎng)都考慮進(jìn)去，才可能比較真實(shí)的反映真實(shí)嚙合過程的嚙合性能。將彈性潤(rùn)滑理論應(yīng)用于鋁基復(fù)合材料料齒輪與鋼制蝸桿的嚙合研究，因彈流潤(rùn)滑問題的求解涉及到彈性變形和流體動(dòng)力潤(rùn)滑之間的多物理量耦合作用的分析，計(jì)算難度較大。因而開展對(duì)Al MMCs斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合特性的研究有著重要的理論意義。 課題的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值：復(fù)合材料齒輪的設(shè)計(jì)尚未有非常系統(tǒng)的

8、研究，而參照金屬齒輪又會(huì)帶來較大的差異性。之前我們嘗試使用塑料和聚合物基復(fù)合材料斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合，研究發(fā)現(xiàn)，雖然這些材料能在一定條件下實(shí)現(xiàn)良好的承載性能與潤(rùn)滑性能，然而得到的結(jié)果并不是非常理想，不能完全取代鋼制材料，難以實(shí)現(xiàn)“以塑代鋼”的目標(biāo)。在這樣的條件下，我們決定改變思路，不再拘泥于塑料材料或者聚合物基復(fù)合材料，不僅僅考慮輕量化的要求，更著重考慮性能上的取代。本課題的研究目的正是在于通過理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)復(fù)合材料斜齒輪在多物理場(chǎng)作用下的嚙合性能進(jìn)行研究，分析得出特定參數(shù)對(duì)于嚙合特性特別是承載性能的影響，以便于為復(fù)合材料斜齒輪的工作運(yùn)行參數(shù)的選取乃至其制造應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求起到一定的指導(dǎo)作

9、用。Al MMCs在不同載荷下的磨損與溫度聯(lián)系十分緊密，通常磨損率隨溫度的增加而增加，而且存在一個(gè)臨界溫度，在臨界溫度以前，Al MMCs基本處于輕微磨損階段，一旦過了臨界溫度，材料進(jìn)入劇烈磨損階段，磨損率陡然上升，達(dá)到一個(gè)較高值。這是由于隨著溫度的增加，材料的硬度和強(qiáng)度都會(huì)改變。同時(shí)隨著載荷的增加，材料的臨界溫度也會(huì)隨之降低。在齒輪嚙合傳動(dòng)中，溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的改變都會(huì)影響材料的臨界溫度，因此，對(duì)于Al MMCs齒輪的多物理場(chǎng)下的嚙合特性研究顯得很有必要。在整個(gè)研究過程中，將充分利用傳統(tǒng)齒輪傳動(dòng)的成熟理論與經(jīng)驗(yàn)，以及其他復(fù)合材料齒輪嚙合特性研究，針對(duì)Al MMCs斜齒輪嚙合過程中摩擦的特點(diǎn)，并

10、應(yīng)用各種先進(jìn)的數(shù)學(xué)工具與有限元分析軟件，模擬分析該嚙合摩擦過程，從理論上計(jì)算嚙合區(qū)的油膜形狀和壓力的分布，摩擦系數(shù)以及摩擦力分布和變化的規(guī)律。隨著Al MMCs強(qiáng)度和輕量化的優(yōu)勢(shì)越來越明顯，該材料齒輪將在傳動(dòng)領(lǐng)域?qū)⒂兄絹碓綇V泛的應(yīng)用，對(duì)其與鋼制蝸桿嚙合過程中摩擦的研究與分析得到越拉越多的重視。對(duì)Al MMCs斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合的摩擦學(xué)特性的研究正是為了給Al MMCs齒輪設(shè)計(jì)制造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供更多的參考依據(jù)，這也就是該課題的實(shí)際運(yùn)用價(jià)值。二、文獻(xiàn)綜述國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)；所閱文獻(xiàn)的查閱范圍及手段 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)：目前，國(guó)內(nèi)尚沒有人對(duì)于鋁基復(fù)合材料齒輪進(jìn)行專門的研究，即使在國(guó)際

11、上，相關(guān)研究也很少。但由于他們屬于齒輪傳動(dòng)和復(fù)合材料的摩擦。所以我查了這兩個(gè)方面的材料?？偨Y(jié)了如下。MMCs按增強(qiáng)方式，可分為連續(xù)纖維增強(qiáng)和非連續(xù)增強(qiáng)兩大類1。非連續(xù)增強(qiáng)MMCs是由短纖維、晶須、顆粒為增強(qiáng)物與金屬基體組成的復(fù)合材料。增強(qiáng)物在基體中隨機(jī)分布，其性能是各向同性的。非連續(xù)增強(qiáng)物的加入，明顯提高了金屬的耐磨、耐熱性能，提高了高溫力學(xué)性能、彈性模量，降低了熱膨脹系數(shù)等2。非連續(xù)增強(qiáng)MMCs制造方法簡(jiǎn)便，制造成本低，適合于大批量生產(chǎn)，在汽車、電子、航空、儀表等工業(yè)中有廣闊的應(yīng)用前景3。美國(guó)學(xué)者Logsdon4等指出：MMCs發(fā)展的未來前景主要在于非長(zhǎng)纖維增強(qiáng)，特別是碳化硅顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合

12、材料。在MMCs中，由于鋁合金質(zhì)量輕，價(jià)格低，來源廣，所以鋁基復(fù)合材料最早受到人們的重視和利用?？盗⒅?、S.Basavalajappa6、JenniferL.Gorezyca-Cole7、張永振等8對(duì)于SiC顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料干摩擦磨損影響因素進(jìn)行了研究，提出了壓力、溫度等因素對(duì)于材料摩擦性能的影響。在鋼制蝸輪蝸桿傳動(dòng)中，蝸輪輪齒的強(qiáng)度總低于蝸桿螺旋齒部分的強(qiáng)度，且蝸輪與蝸桿齒面間有較大的相對(duì)滑動(dòng)，因而易產(chǎn)生膠合和磨損失效。在這一方面，天津大學(xué)的程福安9、大慶大學(xué)的龍慧10進(jìn)行了系統(tǒng)研究。所以對(duì)于蝸輪與蝸桿材料除了要求足夠的強(qiáng)度，更重要的是具有良好的磨合和耐磨性能。隨著工程熱性塑料的出現(xiàn)，

13、在世界范圍內(nèi)，對(duì)于復(fù)合材料齒輪嚙合性能的研究受到了更多的關(guān)注。李磊11對(duì)于塑料齒輪與鋼制蝸桿傳動(dòng)嚙合特性從溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)等方面進(jìn)行了深入研究，這對(duì)于本課題的研究思路有著指導(dǎo)意義。楊麗平12、Ivan Krupka13、T.Almqvista14等人采用數(shù)值方法法對(duì)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了彈流潤(rùn)滑數(shù)值分析, 得出了沿齒廓各嚙合點(diǎn)的彈流壓力分布及最小油膜厚度, 為齒輪傳動(dòng)的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)提供了初步的理論依據(jù)。對(duì)于多物理場(chǎng)耦合分析，國(guó)內(nèi)也有類似的研究。其中成果較突出的有北方交通大學(xué)的丁群15建立的流場(chǎng)、熱場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)三者耦合的系統(tǒng)模型。模型的新穎性在于將三場(chǎng)的耦合分為三個(gè)過程：先進(jìn)行熱流場(chǎng)直接耦合分析求出換

14、熱邊界的對(duì)流系數(shù)，再進(jìn)行流熱場(chǎng)間接耦合分析求出溫度場(chǎng)，最后進(jìn)行熱應(yīng)力場(chǎng)的間接耦合分析求出熱應(yīng)力分布。傅云16關(guān)于復(fù)雜產(chǎn)品數(shù)字樣機(jī)多性能耦合分析與仿真的若干關(guān)鍵技術(shù)研究及其應(yīng)用中，關(guān)于多物理場(chǎng)耦合求解的本質(zhì)就是各物理場(chǎng)仿真模型之間的信息傳遞和交互和多物理場(chǎng)耦合求解的各種方法對(duì)本課題的啟發(fā)很大。符陽17在盤式制動(dòng)器熱機(jī)耦合的數(shù)值仿真與分析中，建立了三維循環(huán)對(duì)稱有限元模型。利用非線性有限元多物理場(chǎng)方法，較真實(shí)地模擬了盤式制動(dòng)器的制動(dòng)過程，對(duì)本課題中對(duì)Al MMCs齒輪摩擦過程中的模擬有很大的啟發(fā)作用。王翔18、鄭正19等基于ANSYS對(duì)復(fù)合材料齒輪嚙合進(jìn)行了建模分析，為本課題建模提供了參照。 閱文獻(xiàn)

15、的查閱范圍及手段：主要查閱ZHH圖書館和XX大學(xué)圖書館的館藏文獻(xiàn)，并利用計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)檢索數(shù)字化期刊以及其它專業(yè)網(wǎng)站的共享資源。其中包括：（1） 萬方數(shù)據(jù)庫（2） 中國(guó)期刊網(wǎng)（3） Elsevier數(shù)據(jù)庫（4） Ei和Sci檢索（5） 維普數(shù)據(jù)庫（6） 超星電子書庫 參考文獻(xiàn)：1 趙玉濤，戴起勛，陳剛. 金屬基復(fù)合材料M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20072 張力. 復(fù)合材料齒輪M. 北京：清華大學(xué)出版社，20123 劉彥強(qiáng), 樊建中, 桑吉梅和石力開. 粉末冶金法制備金屬基復(fù)合材料的研究及應(yīng)用J. 材料導(dǎo)報(bào)，2010 .124 Logsdon W.A.and Liaw P.K.:Tensile

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27、s on pressure distribution and film thickness in EHL-contacts. Tribology International,2006.236 Saeed M. 有限元分析ANSYS理論與應(yīng)用M.2版. 王崧，董春敏，金云平，譯. 北京：電子工業(yè)出版社，200537 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（單行本）齒輪傳動(dòng)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007三、研究?jī)?nèi)容1學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路、主要研究?jī)?nèi)容及擬解決的關(guān)鍵技術(shù) 學(xué)術(shù)構(gòu)想與思路及主要研究?jī)?nèi)容：本課題主要包括兩部分內(nèi)容：理論分析和計(jì)算機(jī)仿真模擬。首先基于Al MMCs斜齒輪與鋼制蝸桿嚙合的嚙合模型

28、，參照復(fù)合材料摩擦學(xué)的理論，對(duì)其嚙合摩擦學(xué)特性進(jìn)行分析。應(yīng)用彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論，運(yùn)用數(shù)值解法，得到彈流潤(rùn)滑油膜壓力與膜厚的分布規(guī)律；其次考慮影響油膜厚度的因素，找到這些因素與油膜厚度的關(guān)系。油膜厚度是影響摩擦因數(shù)的重要因素，油膜厚度的分布確定之后可以計(jì)算出摩擦因子；然后根據(jù)上述的計(jì)算結(jié)果得出摩擦力的分布，推斷出齒輪的磨損的分布和狀態(tài)；最后針對(duì)齒輪和鋼制蝸桿的嚙合進(jìn)行多物理場(chǎng)耦合有限元分析，找出速度、載荷、潤(rùn)滑條件等對(duì)鋁基復(fù)合材料齒輪摩擦特性的影響規(guī)律。對(duì)其的摩擦的理論分析和計(jì)算機(jī)仿真，為對(duì)齒輪失效進(jìn)行預(yù)測(cè)并為其如何有效減少齒輪的磨損提供理論依據(jù)。在研究?jī)?nèi)容的選定的過程中，主要是圍繞嚙合過程中

29、的嚙合性能進(jìn)行分析研究。其中包括：1.MMCs的摩擦理論關(guān)于復(fù)合材料斜齒輪與鋼制蝸桿的的摩擦學(xué)特性的研究，目前國(guó)內(nèi)外的研究已有一定成就，但針對(duì)MMCs齒輪的摩擦研究并沒有成型。因此，可以參考鋼制蝸桿蝸輪嚙合模型進(jìn)行建模，同時(shí)用鋁基復(fù)合材料的干摩擦研究案例對(duì)本文的摩擦研究進(jìn)行指導(dǎo)。2.建立計(jì)算嚙合區(qū)油膜厚度數(shù)學(xué)模型齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的效率和壽命,很大程度上取決于齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑性能。近40年來,彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑理論日趨成熟,應(yīng)用此理論建立鋁基復(fù)合材料齒輪和鋼制蝸桿嚙合的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)值法，獲得彈流潤(rùn)滑油膜壓力及形狀的分布狀態(tài)。分析油膜厚度與速度和載荷的關(guān)系。3. Al MMCs斜齒輪

30、和鋼制蝸桿嚙合區(qū)的摩擦系數(shù)的計(jì)算對(duì)于鋼制齒輪而言，由于材料的影響, 鋼制齒輪嚙合接觸的變形大,導(dǎo)致齒輪的膜厚沿嚙合線的變化很不規(guī)則，考慮油膜厚度對(duì)摩擦系數(shù)的影響，計(jì)算出彈流條件下斜齒輪和鋼制蝸桿嚙合的摩擦系數(shù)。找出油膜形狀分布與摩擦系數(shù)的關(guān)系。參考鋼材料彈流潤(rùn)滑問題解決思路，充分考慮Al MMCs材料特殊性，研究其油潤(rùn)滑下的油膜形狀與摩擦系數(shù)關(guān)系。4.探討Al MMCs斜齒輪嚙合過程中摩擦對(duì)齒輪失效的影響對(duì)SiC鋁基復(fù)合材料齒輪的摩擦、磨損與潤(rùn)滑機(jī)理作深入、系統(tǒng)的研究。找出油膜厚度，摩擦系數(shù)，摩擦力三者的關(guān)系以及如何影響鋁基復(fù)合材料齒輪的應(yīng)力，應(yīng)變，溫度和齒輪的磨損。5.鋁基復(fù)合材料齒輪摩擦的

31、多物理場(chǎng)耦合有限元分析多物理場(chǎng)耦合求解的本質(zhì)就是各物理場(chǎng)仿真模型之間的信息傳遞和交互。齒輪的嚙合過程包括多個(gè)物理場(chǎng)相關(guān)，如應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)等，在進(jìn)行Al MMCs斜齒輪性能分析時(shí)需要綜合考慮多物理場(chǎng)的耦合作用。 擬解決的關(guān)鍵技術(shù)：1.應(yīng)用彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論對(duì)Al MMCs斜齒輪嚙合中油膜的形狀和壓力大小進(jìn)行計(jì)算。2.摩擦力的計(jì)算以及摩擦力在嚙合過程中的分布與變化的規(guī)律。3.根據(jù)多物理場(chǎng)耦合理論，對(duì)鋁基復(fù)合材料齒輪的嚙合過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，分析和研究其嚙合過程中的摩擦學(xué)特性。2擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)施方案及可行性分析 研究方法：課題實(shí)施過程中，應(yīng)用理論分析和計(jì)算機(jī)仿真對(duì)Al MMCs斜齒

32、輪與鋼制蝸桿嚙合過程的摩擦學(xué)特性進(jìn)行研究。采用彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論對(duì)Al MMCs斜齒輪嚙合過程中的油膜形狀和壓力分布進(jìn)行計(jì)算，得到潤(rùn)滑油油膜形狀與壓力的分布以及油膜厚度與齒輪承載能力之間的關(guān)系。根據(jù)摩擦學(xué)理論與多物理場(chǎng)耦合的分析，得出摩擦系數(shù)與齒輪嚙合區(qū)應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系以及油膜厚度對(duì)摩擦系數(shù)的影響。通過計(jì)算摩擦力的大小與方向以及上述計(jì)算的結(jié)果，得到了油膜壓力和形狀分布規(guī)律與Al MMCs斜齒輪應(yīng)力應(yīng)變、溫升和磨損的關(guān)系。通過對(duì)Al MMCs斜齒輪嚙合過程的多物理場(chǎng)耦合計(jì)算機(jī)仿真，得出齒輪應(yīng)力應(yīng)變、溫升和磨損與Al MMCs斜齒輪潤(rùn)滑油油膜形狀和壓力分布的關(guān)系，對(duì)計(jì)算機(jī)仿真模擬結(jié)果進(jìn)行分析，

33、對(duì)齒輪的失效進(jìn)行預(yù)測(cè)并探討如何減少齒輪因摩擦而產(chǎn)生的失效。 技術(shù)路線及實(shí)施方案：1.查閱齒輪摩擦、有限元、材料、傳熱學(xué)等書籍，學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)。尤其是Al MMCs的摩擦理論，掌握彈性流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論，為油膜厚度的計(jì)算打下基礎(chǔ)。2.建立Al MMCs斜齒輪和鋼制蝸桿嚙合的彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)值法，獲得彈流潤(rùn)滑油膜壓力及形狀的分布狀態(tài)。分析油膜厚度與速度和載荷的關(guān)系。3.建立Al MMCs斜齒輪嚙合區(qū)的摩擦學(xué)模型。通過油膜厚度的計(jì)算，根據(jù)摩擦學(xué)理論進(jìn)行摩擦系數(shù)的計(jì)算。4. 根據(jù)以上的結(jié)果進(jìn)行分析，找出油膜厚度、摩擦系數(shù)、摩擦力三者的關(guān)系以及如何影響Al MMCs斜齒輪的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度和齒輪的磨損。5.綜合考慮應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)的因素，建立Al MMCs斜齒輪摩擦的多物理場(chǎng)模型。分析在多物理場(chǎng)下，Al MMCs斜齒輪的摩擦和磨損。6.綜合以上研究結(jié)果，初步了解Al MMCs斜齒輪嚙合中的摩擦學(xué)特性，為后續(xù)對(duì)Al MMCs