专    业：机械设计及理论

导    师：张俊 教授

毕业去向：华侨大学

教育及工作背景：

2016年9月至2019年6月     福州大学   机械设计及理论   工学硕士学位

2012年9月至2016年6月    福州大学   机械设计制造及其自动化  工学学士学位

研究方向：

齿轮动力学

奖项与荣誉：

2015年 福州大学优秀毕业生党员

2016年 宁夏自治区优秀志愿者

2017年 福州大学研究生风云人物

硕士学位论文简介：

准静态工况下直齿锥齿轮磨损行为研究

锥齿轮传动装置因其承载能力强、传动比精确、运行稳定和传动效率高等优点,被广泛运用于汽车、船舶、航空等国民经济的支柱性行业。在实际应用中,随着齿轮装置的运转,轮齿齿面会发生磨损现象,而齿面磨损会影响齿轮系统的传动性能,并且会降低齿轮的使用寿命。值得注意的是,齿面磨损进程的加深会诱发齿轮系统其它的失效形式,进而导致齿轮系统无法正常运转。故本文以直齿锥齿轮为研究对象,开展齿轮的齿面磨损行为研究,以揭示直齿圆锥齿轮齿面磨损的一般规律,为齿轮齿面减磨延寿提供理论依据。总结全文,主要内容如下:

首先,分析了直齿锥齿轮的齿形特点和啮合原理,结合三维造型软件建立了一对标准直齿锥齿轮副的三维模型。在此基础上,利用有限元软件创建了齿轮副的有限元模型,并分析齿轮副在不同载荷下接触应力分布情况。研究结果表明,直齿锥齿轮副的齿面接触区域是一条沿齿宽方向的狭长接触带,且齿面接触应力分布不均,大小端分别出现了不同程度的应力集中,大端的接触应力更大。

其次,基于Hertz接触理论和Archard磨损公式,建立了直齿锥齿轮副的准静态齿面磨损模型。基于Hertz接触理论,结合有限元软件得到齿面接触应力。通过对两接触轮齿进行运动速度分析,分别求得主、从动轮的相对滑动距离。结合Archard磨损公式,建立了直齿锥齿轮在准静态工况下的齿面磨损模型,并计算出直齿锥齿面的磨损深度。结果表明,理想工况下直齿锥齿轮副的齿面磨损深度沿齿宽方向并非均匀分布,齿面磨损深度从大端至小端依次减小;直齿锥齿轮副沿齿廓方向的最小齿面磨损深度位于节圆位置,最大磨损深度位于小齿轮靠近齿根区域;随着磨损循环次数的增加,主、从动齿轮的齿面磨损深度也逐渐增加。

最后,基于所建立的直齿锥齿轮副准静态齿面磨损模型,分析了齿顶倒角、负载转矩以及安装误差对齿面磨损深度的影响规律。分析结果表明,对齿顶进行适当的倒角可以显著减缓轮齿的齿面磨损,从而延长齿轮的工作寿命;负载转矩的变化并不会改变齿面磨损的分布规律,但是齿面磨损深度会随着转矩的增大而显著增大;控制齿轮的安装误差可以保证齿轮齿面载荷均布进而实现减缓齿面磨损。