为探究齿轮的磨损过程,以一对直齿圆柱齿轮为研究对象进行齿轮运转试验。在齿轮运转过程中,每2h或4h对齿面进行粗糙度检测并做好记录,每隔1h或2h停机,从齿轮箱中抽取油液,采用油液颗粒分析仪对其磨粒分析,利用LNF-Q210油液分析仪特有的磨粒自动分类功能分析记录切削磨粒、接触滑移磨粒、疲劳磨粒和总磨粒的浓度。试验结束后,对数据进行了处理,结果显示磨粒浓度和粗糙度在不同运转阶段呈现一定的变化趋势。对其进行分析,结论齿轮运转初期滑移磨粒浓度上升较快,且粗糙度值随齿面磨合而逐渐减小;正常磨损阶段,齿面状态比较稳定,粗糙度值整体变化不大,切削和疲劳磨粒比较平稳,滑移磨粒增加相对较快;齿轮磨损后期,齿面疲劳剥落而快速恶化,粗糙度值快速变大,疲劳磨粒和切削磨粒浓度急剧上升。

为研究齿面微观误差对齿轮动力学特性的影响,基于分形理论对粗糙表面进行分形表征。结合时变啮合刚度、静态传递误差以及齿面摩擦等因素,建立计及粗糙齿面的齿轮非线性动力学模型,研究齿面粗糙度、齿面摩擦及工况对齿轮动力学特性的影响。结果表明:粗糙度增大时,齿轮传动系统的动态传递误差增大,振动稳定性降低,动态性能逐步恶化;齿面摩擦会使齿轮副的动态传递误差和振动位移都增大,且摩擦对垂直啮合线方向的振动特性影响更明显;粗糙度对