答辩博士：陆凤霞

指导老师：朱如鹏教授

论文题目：面向航空传动的多尺度参数下轴承及齿轮润滑特性研究

答辩委员会：

主席：贾民平   教授   东南大学

委员：李东波   教授   南京理工大学

朱如鹏   教授   南京航空航天大学

岳  林   教授   南京航空航天大学

黄  巍   教授   南京航空航天大学

朱玉川   教授   南京航空航天大学

李政民卿教授   南京航空航天大学

秘书：鲍和云  副教授  南京航空航天大学

答辩日期：2018年10月17日上午08:30

答辩地点：南航明故宫校区6-218

学位论文简介：

航空传动部件中，齿轮及轴承处于重载、高速、高温的严苛工况，加上表面形貌、喷油参数等影响，齿面间、滚动体-滚道接触区域内微凸体接触与弹流润滑并存，直接导致油膜厚度减小、压力温度升高、摩擦磨损增大、表面失效加剧等问题。为此，本文面向航空传动部件（含齿轮及轴承）开展多尺度参数影响下的润滑特性研究，建立耦合喷油方向、急启停、自旋运动、修形等多因素的润滑模型，分析多尺度参数如载荷、结构、速度、润滑油特性等宏观参数及表面粗糙度、修形等微观参数对其润滑特性的影响规律，为高可靠、长寿命航空传动部件的设计、加工及修形提供理论依据与分析方法。

论文主要研究工作：

1）应用二次数字滤波法模拟高斯粗糙表面，提出考虑真实表面、热效应及滚动体自旋的角接触球轴承微弹流润滑模型；联立Reynolds方程、膜厚方程、能量方程及载荷平衡方程等获得压力、膜厚及温度分布；研究载荷、自旋速度、自相关长度、粗糙峰值对其润滑性能的影响，为航空角接触球轴承寿命预测提供技术途径。

2）建立考虑油膜作用及自旋特征的角接触球轴承拟静力学模型，获得滚动体载荷分布及自旋速度；将拟静力学与弹流润滑研究相结合，提出考虑变卷吸速度、自旋速度、粗糙表面及热效应的微弹流润滑模型；分析卷吸速度方向、卷吸速度大小、载荷对其润滑性能的影响规律，揭示航空复杂工况下角接触球轴承微观界面的润滑演变机理。

3）考虑微凸体直接接触与油膜润滑共存的极端情形，建立考虑热效应的直齿轮混合润滑模型，研究强耦合非线性压力场、膜厚场及温度场的快速、稳定求解方法；讨论工况、结构、表面形貌对其混合润滑性能的影响，为航空重载直齿轮的润滑性能提供分析工具。

4）针对斜齿轮鼓形修形及两端修缘问题，提出一种新的母线修形与两端修形曲线方程；建立考虑接触线长度时变、卷吸速度时变、表面形貌、热及修形因素的有限长线接触微弹流润滑模型；探讨粗糙度波长及幅值、母线及两端圆弧修形半径、两端倒角修形长度及角度对其润滑特性的影响，为高可靠性、长寿命斜齿轮提供加工及修形方法的理论依据。

5）提出一种新的时变接触线长度计算方法，突破受啮合区域形状、螺旋角和重合度限制的不足；应用有限元方法建立轮齿接触分析模型，获得齿间载荷及齿面载荷分布规律；结合有限元载荷分析方法与弹流润滑方法，考虑热效应、表面形貌及齿面载荷分布建立斜齿轮微弹流润滑模型；分析有限元载荷分析方法下的润滑特性，为斜齿轮设计及性能分析提供研究方法。

论文主要创新点：

1）应用二次数字滤波法模拟高斯粗糙表面，建立考虑高斯粗糙表面、热效应及滚动体自旋的轴承微弹流润滑模型，弥补以往模型中未能同时考虑航空高速角接触球轴承表面形貌及滑、滚、自旋运动状态共存的不足。

2）将拟静力学分析与弹流润滑研究相结合，建立考虑滚动体载荷分布、自旋特征、变卷吸速度、粗糙表面及热效应的轴承微弹流润滑模型，解决航空高精度传动中多种运动状态共存、喷油状态及急启停工况等因素对其润滑特性影响规律研究不足的问题。

3）针对斜齿轮鼓形修形及两端修缘问题，提出一种新的改善润滑性能的修形方法，推导母线修形与两端修形曲线方程；建立考虑接触线长度时变、卷吸速度时变、表面形貌、热效应及修形的有限长线接触微弹流润滑模型，结果表明可有效缓解斜齿轮齿面应力集中现象。

4）提出一种新的斜齿轮时变接触线长度计算方法，应用有限元方法获得齿面载荷及齿间载荷分配规律，在此基础上建立考虑接触线长度时变及载荷分布的斜齿轮微弹流润滑模型且进行润滑特性分析，为避免齿面胶合失效及寿命预测提供分析方法。