基于整体有限元应力分析的齿啮式快开压力容器设计

通过接触单元来数值模拟啮合齿的接触过程，建立了基于整体有限元应力分析和应力分类的齿啮式快开压力容器设计方法。大量工程设计表明，按该方法设计的容器满足结构强度和疲劳寿命要求。     

准双曲面齿轮副降噪设计的探讨

本文就笔者所接触到的图样、资料、实物和工作实践认为：准双曲面齿轮副的降噪设计在于提高接触比（总重合度）。端面接触经和齿面接触比都对接触比起重要作用。采用较常规设计特殊的“高齿制”设计方法，是一种有效的降噪设计方法。由此产生的一些设计技术问题，仍需进一步研究探讨。     

冷精锻修形圆锥齿轮的齿形设计

在充分考虑圆锥齿轮的传动特点、安装误差对齿轮传动和使用寿命的影响、传动过程中的接触变形对传动精度和边缘接触的影响，以及圆锥齿轮闭式冷精锻成形后能顺利出模的基础上，运用赫兹接触理论与有限元相结合的方法进行齿向和齿高两个方向修形，提出了确定修形量的方法和确定修形鼓面中心位置的方法，设计出鼓形齿面。实验证明，使用该方法设计修形的圆锥齿轮在冷精锻过程能够顺利成形，并将有效地提高齿轮的传动精度和使用寿命。     

航空弧齿锥齿轮接触印痕高度的一种控制方法

为了降低弧齿锥齿轮副的振动与噪声,提升接触齿面的承载能力,从可制造角度出发,提出基于传动误差曲线优化的弧齿锥齿轮接触印痕高度的设计方法。依据给定齿面参考点处的啮合性能,采用局部综合法设计小轮加工参数。进行轮齿接触分析,以轮齿接触分析得到的传动误差曲线与预置的对称型传动误差曲线之差作为优化目标函数,建立了弧齿锥齿轮接触印痕高度的一种控制方法,对传动误差曲线进行优化。量化地分析优化后传动误差曲线的交点与齿面接触印痕高度间的关系。以某型航空弧齿锥齿轮副为对象,采用上述方法获得了齿面接触印痕的高度值。研究发现,传动误差曲线的弯曲程度与齿面接触印痕高度之间呈现负相关。当传动误差曲线的二阶导数在0.01~0.10范围变动时,小轮和大轮齿面接触印痕高度对应的变化范围分别是2.035~1.812 mm和1.969~1.724 mm,相对变动量分别达10.96%和12.44%。所提出的方法有助于设计可制造的齿面接触印痕高度。     

高强度准双曲面齿轮的新设计方法

提出了突破准双曲面齿轮设计中Gleason齿顶高系数的限制，灵活地选取齿顶高系数，以实现减小齿根的最大拉伸应力及最大压缩应力的新设计方法；同时，在设计中修正正转用齿面的压力角，以增加正转时齿根的强度。利用有限元和边缘接触分析方法，讨论了采用新方法设计出的齿轮副齿根最大拉伸应力、齿根最大压缩应力以及齿面接触应力的变化。实例计算可以看出，新设计方法可增加正转用齿面的强度，减小齿根拉伸应力。     

面齿轮传动加载接触分析研究

面齿轮传动的加载啮合性能直接反映了传动质量的优劣。基于加载接触分析有限元原理,得出了面齿轮加载接触分析有限元模型的构建方法。选取一对五齿面齿轮传动有限元模型,研究了五种载荷工况下的面齿轮齿面接触迹、载荷分配和传动误差曲线,得到了面齿轮传动齿面接触迹、齿面接触力、重合度、传动误差曲线的变化规律,为高性能面齿轮传动的设计与研究提供了一种设计方法和手段。     

海洋石油平台水下夹桩器压块齿接触有限元分析

水下失桩器是一种广泛应用于海洋石油平台建设的液压失具。水下失桩器压块齿夹持导管架，提供很大的夹持力。在水下夹桩器压块齿设计中应用增强拉格朗日算法对失桩器压块齿接触问题进行有限元分析。建立了压块齿和铜桩接触有限元模型，利用ANSYS软件完成了接触计算，获得压块齿顶接触压力厦其挤压变形等结果。并将该结果与理论计算结果进行了比较，设计结果满足工程要求，为改进和优化结构提供了依据，节省了分析计算时间。     

高重合度弧齿锥齿轮加工参数设计与重合度测定

给出了高重合度弧齿锥齿轮的加工参数设计方法。利用局部综合法、轮齿接触分析(TCA)、轮齿承载接触分析(LTCA)和啮合仿真技术,通过齿面接触路径倾斜,达到了高重合度的设计目的。该设计方法不改变轮坯的几何参数,不改变大轮的加工调整参数,可在现有的机床上使用标准系列刀具加工,实用性强。给出了三种齿面接触路径倾斜度不同的设计方案,进行了啮合仿真分析与重合度测定,结果证明,用该方法可设计出重合度达2.0～3.0的高重合度弧齿锥齿轮。     

具有最佳加载接触性能的弧齿锥齿轮主动设计研究

基于局部综合理论的弧齿锥齿轮齿面接触分析(TCA )和接触性能预控技术可保证弧齿锥齿轮在无载时具有较理想的接触区域和传动误差 ,但无法保证其加载接触性能。本文在柔性多体运动学基础上 ,建立了两弹性共轭齿面运动基本方程。将啮合点弹性变形分解为支承变形、轮体变形和接触变形 ,获得了变形前后齿面几何量的变化规律以及两弹性点共轭齿面间的接触条件。提出了一种在初始设计阶段就可保证弧齿锥齿轮具有预期加载接触性能的主动设计方法 ,并将其用于某航空发动机中央传动弧齿锥齿轮的齿面综合     

一种弧齿锥齿轮安装误差变动范围的确定方法

提出一种接触印痕位置参数分析法,用于确定弧齿锥齿轮安装误差的可变动范围。根据设计要求的啮合性能,采用局部综合法,设计弧齿锥齿轮加工参数,得到弧齿锥齿轮副齿面。在齿面参考点处的压入深度为0.006 35 mm的条件下,计算小轮驱动力矩。在此力矩作用下,进行安装误差状态下的轮齿加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),获得描述承载齿面接触印痕的位置参数。以接触印痕边界点到齿面边界的距离为设计目标,分别以不同类型的单因素安装误差为设计变量,采用优化设计方法确定接触印痕在齿面有效边界内变动时,对应的安装误差的变动范围。以某航空发动机附件传动系统中的弧齿锥齿轮为对象,依据上述方法,确定出不同类型安装误差的可变动范围,验证上述方法的有效性。所提出的方法为合理确定弧齿锥齿轮副安装误差的变动范围提供一种参考。     

船舶艉轴密封环机械变形有限元分析

对于船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形,传统采用的分析方法隔离体法和整体粘接都假定密封端面必须始终完全接触,忽略了动、静环密封端面变形的差异,不能反映高介质压力下密封端面的局部接触问题。本文基于接触理论提出了整体接触法,对船舶艉轴密封环内外侧工作介质压差引起的密封端面变形进行了有限元分析,保证了端面受力与变形的协调,实现了端面接触力的自动求解和静密封环的平衡。有限元分析结果表明,密封端面在力和力矩作用下产生锥形变形,形成接触闭合区和锥形开口区,且在接触区有应力集中。     

压力容器筒体与补强圈间的接触特性

在压力容器开孔补强的设计中，通常假设补强圈与筒体之间没有相互接触，其相互间的接触力对于结构的应力分布及强度的影响均未考虑，有限元接触分析可获得这种接触力，分析与实验数据表明，有限元接触分析能很好地预测补强圈的应力场。同时对补强圈与筒体之间的间隙量及不同开孔率对接触的影响也作了初步探讨。     

压力容器的开孔补强结构优化设计

利用ANSYS对某开孔压力容器进行参数化建模,并完成了优化设计,由有限元结果与试验数据的比较表明,有接触假设的有限元方法,对应力场分布能够产生更好的理论预测,同时对补强圈与容器壳体之间的间隙变化的影响,也作了有益的探讨。     

矩形橡胶密封圈的有限元分析

利用ANSYS建立了矩形橡胶密封圈的有限元模型,分析了初始压缩率和液体压力对矩形圈变形和密封面处接触压力的影响,并与O形圈进行了对比。结果表明,矩形圈密封面处的接触压力随初始压缩率和液体压力的增加而增大;矩形圈较O形圈的接触压力均匀、密封面大、密封效果好且初始压缩率小、老化速度慢、尺寸稳定性好,但矩形密封圈的接触面积大,散热效果差,只能用于静密封。     

充气密封的非线性有限元分析

基于大型非线性有限元处理软件MSC.Marc,考虑结构的材料非线性、几何非线性和接触非线性,建立了充气式气囊密封的轴对称有限元模型,对其充气密封机制进行了分析,得到了唇口法向接触应力的分布规律;讨论了充气压力、密封压力与充气压力比、轴径对法向接触应力的影响。结果表明,法向接触应力是实现有效密封的关键,该应力随充气压力和轴径的增大而增大;被密封介质压力使得靠近介质一侧的接触应力减小而另一侧的接触应力增大;最大等效Cauchy应力主要集中于气囊壁内的增强纤维层,且随充气压力的增大而增大;为保证密封的效果和密封的可靠性,必须选择合适的结构型式(包括气囊和密封间隙等)和充气压力;利用有限元软件MSC.Marc进行充气密封气囊的仿真设计是可行的。     

橡胶O形圈密封性能的有限元分析

采用ABAQUS有限元分析软件建立O形密封圈的二维轴对称模型,研究预压缩率与介质压力对O形圈VonMises应力、接触应力、接触长度的影响,确定O形圈容易失效的位置,并使用Karaszkiewicz接触公式对有限元分析的结果进行验证。结果表明:O形圈和密封槽转角接触部位容易失效;接触应力呈抛物线分布,接触应力、接触长度随着预压缩率、介质压力增大而增大,有限元计算值与Karaszkiewicz公式计算值较为一致,验证了有限元分析结果的可靠性。     

氨合成塔外壳双锥环密封结构的分析

采用面-面接触模型来模拟氨合成塔外壳双锥环密封结构的接触问题，使用大型的有限元应力分析软件Ansys10．0，运用该软件所提供的轴对称平面单元，对双锥环与平盖及简体端部的接触部位进行详细的应力分析，并得到接触面上的应力分布云图，同时按照JB4732-95对危险截面进行应力强度评定。     

卡箍式快开门压力容器的有限元接触分析

采用ANSYS软件提供的接触单元,运用整体有限元应力分析方法,对卡箍式快开门压力容器进行了详细的应力计算。通过对整体应力分布以及接触应力的具体分析,得到了卡箍式快开门结构的受力特点及应力分布规律,同时对各危险截面进行了强度评定。结果表明,卡箍式快开门压力容器满足相应压力容器分析设计标准的强度要求。