为了研究压力场特性对重载机车齿轮箱润滑和密封的影响规律,基于计算流体动力学和格子玻尔兹曼方法,建立了考虑通气孔处密封结构的齿轮箱内部压力场仿真模型;通过仿真结果与试验数据对比分析,验证了仿真模型的正确性;基于该模型,研究了不同因素对齿轮箱内部压力场的影响规律。结果表明,齿轮转速和转向对齿轮箱内部压力场影响较大,所有监测点处的压差均值或压力均值的绝对值与齿轮转速成正相关且非线性变化;齿轮转向会改变齿轮啮合区上侧和下侧两点的压差,其压差在齿轮正转时更大,齿轮转向对其他监测点的压力影响也较大;从动齿轮浸油深度和润滑油温度(动力黏度)对齿轮箱内部压力场影响较小。研究结果可为机车的运营维护和润滑油的合理配置提供理论依据。

齿轮齿条传动是一种重要的机械传动方式,其内部时变啮合刚度是一种主要的激励源,对系统振动噪声水平有着重要影响。针对齿轮齿条时变啮合刚度高效、准确的解析计算问题,提出了一种基于势能原理的铰接支撑齿条与齿轮啮合刚度解析计算方法,计算获得了不同参数下的齿轮齿条时变啮合刚度,并利用有限元法验证了建立的解析计算模型的正确性。同时,利用建立的解析计算方法分析了垂向间隙、压力角、齿条长度等参数对齿轮齿条时变啮合刚度的影响规律。结果表明,建立的解析计算方法能够准确计算齿轮齿条时变啮合刚度,为齿轮齿条传动系统动态特性分析提供了理论支撑。

齿根疲劳裂纹是齿轮传动系统服役过程中最常见的失效形式之一,威胁着齿轮传动系统甚至装备的运行安全,开展齿轮传动系统齿部故障诊断具有重要意义,而其核心是齿根裂纹故障的动态作用机制及振动特征。然而,传统啮合刚度计算模型尚未考虑齿根裂纹对齿间耦合作用的影响。针对该问题,分析了齿轮轮体结构变形引起的齿间耦合作用机制,建立了轮体刚度计算的有限元模型,研究了作用力、轮毂孔半径及齿根裂纹深度等参数对轮体刚度,特别是齿间耦合刚度的影响规律。结果表明,齿根裂纹对轮体变形引起的轮体刚度与齿间耦合刚度具有显著的影响,在齿根裂纹时变啮合刚度激励计算中应予以考虑,从而提高齿根裂纹刚度激励计算模型的准确性。