基于聚氨酯基带式啮合介质齿轮传动机理与实验研究

本申请旨在进行带式啮合介质齿轮传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦与润滑机理研究，探索该齿轮传动的功率优化和抗磨损性；进行啮合介质带材料的制备与性能研究，开展有关介质平带的强度、耐磨性、热稳定性、疲劳寿命等研究。基于理论分析及实验研究，提出用聚氨酯基纳米复合材料制备介质带，使介质带具有更佳力学性能并增加其热稳定性，增加其冲击强度及断裂韧性。初步研究表明，由于柔性介质的存在，改善了齿轮传动中轮齿的接触状况，在金属轮齿摩擦表面上形成一个全新而光滑的表面，大大提高摩擦性能，齿面不易损坏，降噪、减振，齿轮制造精度要求随之降低，并可能实现水润滑。一旦该带式啮合介质齿轮传动机理与性能研究取得突破，性能优异的介质带材料研究开发成功，这种以非金属带作啮合介质的水润滑齿轮传动技术将可能成为一种经济、高效的齿轮传动形式，还可以在发动机、轴承和各类机械运动机构中进一步推广。

齿轮传动是依靠主动轮轮齿的齿廓，推压从动轮轮齿的齿廓来传递运动和动力。有关齿轮轮齿的齿廓、轮齿强度、加工制造、承载能力研究等，一直是一个涉及多学科、技术综合性很强的重要而复杂的课题。本课题建立了带式啮合介质齿轮传动的简化接触模型，探索该齿轮传动的传动性能、接触应力和抗磨损性能；开展带式啮合介质齿轮传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦与润滑机理研究；进行啮合介质带材料的合成、制备与性能研究；开展有关介质平带的强度、耐磨性、热稳定性、疲劳寿命等的研究。基于理论分析及实验研究，提出用聚氨酯基纳米复合材料制备介质带，使介质带具有更佳力学性能并增加其热稳定性，增加其冲击强度及断裂韧性。根据对聚氨酯介质带材料的综合性能要求，考虑到强度、耐磨性、热稳定性、疲劳寿命等，结合本课题分析结果，确定了其性能参数范围。研究表明：由于柔性介质的存在，改善了齿轮传动中轮齿的接触状况，在金属轮齿摩擦表面上形成一个全新而光滑的表面，大大提高摩擦性能，齿面不易损坏，降噪、减振，齿轮制造精度要求随之降低，并可能实现水润滑。该带式啮合介质齿轮传动机理与性能研究取得突破，性能优异的介质带材料研究开发成功，这种以非金属带作啮合介质的水润滑齿轮传动技术将可能成为一种经济、高效的齿轮传动形式，还可以在发动机、轴承和各类机械运动机构中进一步推广。