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空气捻接器是一种精密的机械设备,是自动络筒机的核心部件之一,其主要的传动形式为凸轮传动,目前高端空气捻接器制造技术主要掌握在国外少部分国家手中,为突破技术限制、改善空气捻接器润滑特性、提高工作稳定性和使用寿命,本文对自动络筒机空气捻接器进行了润滑特性研究。本文分析了空气捻接器凸轮过渡曲线形式,基于等温、热弹流、粗糙表面等不同计算条件,建立了相应的钢滚子滚过凸轮过渡曲线处时的弹流润滑模型,并通过多重网格法和多重网格积分法等相应的数值方法对建立的模型进行了求解,探究了不同的工况参数对润滑特性的影响并通过实验对等温弹流润滑计算进行了验证。主要研究内容如下:(1)阐述了自动络筒机空气捻接器润滑研究的背景、弹流润滑及其求解数值方法、混合润滑计算方法和弹流润滑实验的国内外研究现状,并提出了论文的研究目的,对论文的研究内容进行了总结。(2)利用展开的方法,建立过渡曲线坐标系,归纳出圆弧过渡曲线、抛物线过渡曲线和四次、五次多项式过渡曲线方程,并探究了凸轮半径R0、动程s和过渡角?对过渡曲线位移、类速度和类加速度的影响。研究结果表明:圆弧过渡曲线、抛物线过渡曲线不可避免地将会在过渡曲线端点处引起柔性冲击,减小凸轮半径R0、增大动程s和增大过渡角?有利于减小圆弧过渡曲线和抛物线过渡曲线的类加速度值,通过设计合理的参数,四次、五次多项式过渡曲线可以避免过渡曲线端点处的柔性冲击。(3)建立钢滚子滚过凸轮过渡曲线处的弹流润滑模型,联立了过渡曲线方程、钢滚子运动方程组和弹流润滑方程组形成控制方程组;对弹流润滑方程组无量纲化和离散,采用多重网格法进行求解,探究了不同参数对等温线接触弹流润滑油膜的影响规律。研究结果表明:粘度增大提高了润滑油在出口处的积聚程度,降低了最小膜厚增加的速度、提高了二次压力峰增加的速度;增大综合曲率半径时接触区内单位面积的油膜承载减小,润滑油膜压力整体下降,膜厚逐渐增大;卷吸速度增大,二次压力峰增加的速度大于中心压力,最小膜厚的增加速度低于中心膜厚;载荷增大时膜厚减小、中心压力显著增加,接触区变大,最小膜厚和二次压力峰向着出口移动。(4)基于等温和热弹流两种计算条件,利用多重网格法对建立的钢滚子滚过凸轮过渡曲线处的弹流润滑模型进行了求解,油膜温升计算采用逐步步进扫描法,分别探究了多个工况参数对润滑特性的影响。研究结果表明:工况参数在相同增量下,热弹流膜厚增量低于等温计算条件;适当增加凸轮半径R0、转速n、润滑油粘度0和钢滚子半径R1在两种计算条件下有利于改善润滑状况;而增加动程s或者过渡角θ则对改善润滑状况不利。(5)建立了钢滚子滚过凸轮过渡曲线处粗糙表面的混合润滑模型,使用载荷分担原理和数值解法进行了求解,对计算方法和计算结果进行了验证,并探究了多种工况参数对混合润滑特性的影响。研究结果表明:适当增加凸轮半径R0、转速n、润滑油粘度0和钢滚子半径R1对于改善混合润滑状况是有利的;增加动程s和过渡角θ不利于改善混合润滑状况。(6)基于光干涉法,利用弹流油膜测量仪进行实验,对等温线接触弹流润滑数值计算结果进行了验证和实验探究。研究结果表明:实验测得的膜厚值与数值计算结果具有较好的吻合性;卷吸速度增大,最小膜厚实验值逐渐增大,但增加的程度趋向放缓;载荷增大,最小膜厚实验值逐渐减小,同时数值计算值和实验测量值之间的相对误差有增大趋势。