随着航空航天制造业的发展与进步,极端环境下的润滑技术日益受到科研工作者的重视。现代机械尤其是航空、航天和兵器等高科技机械装备经常会在极端环境下工作,常规的润滑材料很难解决这些超常规条件下的摩擦学问题。航空发动机摩擦功能部件如齿轮长时间工作在高温、高速和重载等极端环境工况下,润滑条件十分恶劣,同时需要具备在乏油和断油状态下可靠工作的能力。磁流体能够准确的充满润滑表面,同时防止泄露,已经成功实现对相互接触的滚动、滑动表面的润滑。本文以航空发动机齿轮为研究对象,建立直齿圆柱齿轮的磁流体润滑数值模型。在前期齿轮程序开发的基础上,编写渐开线直齿圆柱齿轮磁流体润滑的计算程序,应用以连续介质力学为基础的多重网格数值方法,用有限差分法离散无量纲化方程,温度计算采用逐列扫描法。综合考虑齿轮在不同环境工况条件下的载荷谱特性,开展数值仿真研究。提出磁流体定向定域智能调控布油润滑的思路,分析多物理场耦合作用对齿轮润滑薄膜连续性的影响机理。研究不同基载液和不同磁性固体颗粒体积分数对磁流体润滑性能的影响。因为磁流体中的纳米磁性粒子受基载液影响较大,通过探究不同基载液的组成成分、粘度和密度等特点,分析其对磁流体润滑齿轮的影响。磁性固体颗粒在一定程度上增大了润滑剂的密度和粘度,当负载力较小时,磁流体内的分散剂和磁性颗粒会形成链状结构,此结构能显著增加润滑油膜的厚度和强度,改善磁流体的润滑性能。同时考虑润滑油膜受粘性剪切和压缩作用产生的热效应以及冲击载荷作用下对压力和膜厚的影响,对于指导实验设计和工程计算具有一定的参考价值。考虑磁流体润滑剂的非牛顿特性、磁性固体颗粒和温度场的热磁流固耦合作用,推导适合于磁流体润滑的Reynolds方程,建立渐开线直齿圆柱齿轮的磁流体润滑数值模型。Ree-Eyring非牛顿磁流体的特征剪切应力对轮齿间的压力、膜厚、摩擦系数和最高温度都有重要的影响,因为当载荷或应变率过高时,Newton流体的数值计算结果偏于保守,过高的估计了温度-粘度楔效应,所以非牛顿效应在两齿轮的弹流润滑分析中是不可忽略的。基于磁流体润滑理论的数值仿真,探究磁场效应对齿轮润滑性能的影响。分别进行有磁场和无磁场条件下磁流体润滑性能的对比分析,探究不同磁场强度对磁流体粘度、密度以及润滑性能的影响。磁性固体颗粒具有类似“滚珠”的作用,当磁感应强度增大时,润滑油膜厚度增加,“微轴承”作用更明显,摩擦系数和磨损量降低。根据1967年Dowson修正的最小膜厚公式对数值计算结果进行进行验证,得到数值结果与经验值的相对误差均小于10%,这就可以间接证明数值计算结果的准确性和可靠性。