齒輪驅動熱-結構耦合效應與分析

重載齒輪在驅動過程中嚙合面由于相對摩擦會產生大量的熱，導致齒輪面溫度提升、盈利增加、可靠性降低，而間接偶合法對熱流邊界加載區域不能確定。采用直接耦合進行齒輪熱-結構耦合分析，得到了齒輪嚙合動態溫度和應力場分布；并對影響耦合效應的摩擦因素、相對轉速、齒輪模數進行了討論。結果表明，齒輪模數對嚙合溫升、熱應力影響較大，對大模數齒輪設計時需要考慮熱-結構的耦合效應。

  齒輪主要用來傳遞運動和力，在機械工程中應用。齒輪驅動是通過輪齒間直接嚙合來提升。今年來，隨著齒輪應用環境的發展變化，傳遞功率日趨增大，驅動工況日益向重載方向發展。由于在重載情況下，齒輪嚙合面上的應力增加，摩擦導致的溫度也隨之大幅上升，齒輪承受較的熱負荷，過的輪齒溫度會引起齒輪較大的熱變形的熱應力，也會引起輪齒的熱膠合等故障的產生。因此，對重載齒輪，如風電等齒輪系統，進行熱-結構耦合分析以得到齒輪嚙合溫度場及耦合應力場，并提出相應對策，對提齒輪箱的可靠性，延長壽命具有重要意義。