《高速同軸對轉行星齒輪傳動機理研究》是依託重慶大學，由石萬凱擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高速同軸對轉行星齒輪傳動機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：石萬凱
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目以水下自航行器電動推進系統的減速傳動機構為研究對象，利用行星齒輪傳動分流、差動、匯流理論，提出反力矩平衡的同軸對轉行星齒輪傳動方案。採用二硫化鉬微粒子高速壓力噴丸與低溫離子滲硫相結合的技術，在齒面上形成具有良好減摩性能的固體潤滑複合塗層來提高高速齒輪傳動的抗膠合能力。建立包含齒面接觸柔性、軸承柔性及零件變形的行星齒輪傳動的柔性多體動力學模型，由此研究在內外激勵作用下傳動機構的動態特性，並系統最佳化減速機構的嚙合參數、嚙合相位、齒面微觀幾何和結構剛度來降低系統的振動噪聲。結合累積疲勞損傷理論分析理論和齒輪材料的S-N曲線，建立短服役壽命周期下齒輪傳動的強度設計準則，獲得該傳動高功率密度設計方法。在傳動性能試驗台上驗證對轉減速機構的功能和性能，最後形成高速對轉行星齒輪傳動的設計理論與方法。因而該研究既有重要的理論意義和學術價值，又有重要的社會效益。
結題摘要
針對自航行器使用工況，從傳動原理、齒面塗層、動力學分析及短服役壽命條件下齒輪強度設計等方面進行研究，滿足了同軸對轉傳動系統的功能和性能要求。主要研究如下：(1) 提出一種適用於無人水下航行器電力推進系統的新型複合行星減速機構，將高速單輸入轉化為轉速相等的同軸對轉輸出，並能平衡電機定子上的反力矩。(2) 在試件上生成TiN、WC/C和DLC三種PVD塗層，通過試驗機及電子能譜儀研究了不同塗層的摩擦學性能，結果表明，WC/C與DLC塗層表現出優異的摩擦磨損性能和跑合性能、較高的承載能力，可用於重載齒輪傳動中。(3) 採用用非線性彈簧單元來模擬塗層-基體結構的界面結合層，研究了載荷和塗層性能參數對應力分布的影響規律，結果表明，塗層表面的最大等效應力是塗層表面裂紋產生的主要因素，塗層/基底界面的最大切應力是導致塗層剝落的主要因素，載荷等級影響了塗層的應力分布和失效形式。(4) 研究了乏油條件下齒輪傳動的潤滑供油量及膠合失效機理，結果表明：乏油潤滑會使油膜厚度降低，油膜的平均溫升增高，油膜壓力分布趨於Hertz接觸狀態，導致潤滑及膠合失效；將微觀彈流潤滑數值結果與巨觀的供油量大小聯繫起來，為齒輪傳動潤滑流量的設計提供了可參考的依據。(5) 建立了傳動系統與結構系統耦合的同軸對轉傳動動力學分析模型，研究了內外激勵對傳動的動態特性的影響規律，結果表明，差動輪系各個構件的扭轉位移回響和速度回響幅值都要高於定軸輪系，定軸輪系的行星均載係數大於差動輪系。在參數敏度分析的基礎上，通過最佳化傳動參數、支撐剛度及均載構件，實現了減速箱振動抑制，滿足了傳動系統的動態性能要求。(6) 套用邊界元分析軟體研究了在不同載荷條件下齒輪裂紋擴展狀況，獲得了載荷大小、載荷循環次數與裂紋長度之間的關係，建立了適用於短壽命工作條件下齒輪傳動S-N曲線。
