齿轮传动热-结构耦合效应与分析

重载齿轮在传动过程中啮合面由于相对摩擦会产生大量的热，导致齿轮面温度提升、盈利增加、可靠性降低，而间接偶合法对热流边界加载区域不能确定。采用直接耦合进行齿轮热-结构耦合分析，得到了齿轮啮合动态温度和应力场分布；并对影响耦合效应的摩擦因素、相对转速、齿轮模数进行了讨论。结果表明，齿轮模数对啮合温升、热应力影响较大，对大模数齿轮设计时需要考虑热-结构的耦合效应。

齿轮主要用来传递运动和力，在机械工程中应用。齿轮传动是通过轮齿间直接啮合来实现。今年来，随着齿轮应用环境的发展变化，传递功率日趋增大，传动工况日益向重载方向发展。由于在重载情况下，齿轮啮合面上的应力增加，摩擦导致的温度也随之大幅上升，齿轮承受较的热负荷，过的轮齿温度会引起齿轮较大的热变形的热应力，也会引起轮齿的热胶合等故障的产生。因此，对重载齿轮，如风电等齿轮系统，进行热-结构耦合分析以得到齿轮啮合温度场及耦合应力场，并提出相应对策，对提齿轮箱的可靠性，延长寿命具有重要意义。