摆动活齿传动的强度研究及计算机辅助设计

通过分析摆动活齿沿着激波器接触点的法向变形呈正弦分布的规律,探讨了偏心圆激波器、活齿柱销、内齿圈齿廓作用于摆动活齿传动关键传动件活齿的作用力及其计算公式,基于弹性力学的赫兹理论研究了活齿与激波器啮合副的接触强度和活齿与内齿圈啮合副的接触强度及基于材料力学研究了活齿柱销的弯曲强度的计算方法,推导了相应的计算公式并应用上述方法和公式对活齿传动进行了计算机辅助设计。     

二齿差摆动活齿传动的构件强度研究

根据二齿差摆动活齿传动的工作原理,对二齿差摆动活齿传动进行了受力分析,得出了二齿差摆动活齿传动中摆动活齿和凸轮激波器接触处的法向变形呈正弦规律分布,推导了该传动中各主要零件——摆动活齿、凸轮激波器、活齿柱销以及内齿圈的作用力的显式计算公式.提出了二齿差摆动活齿传动的强度计算方法.针对二齿差摆动活齿传动主要失效形式,应用弹性力学的赫兹理论研究了二齿差摆动活齿传动中摆动活齿与凸轮激波器啮合副和摆动活齿与内齿圈啮合副的接触疲劳强度计算公式;探讨了二齿差摆动活齿传动中活齿柱销的弯曲强度计算方法,推导了相应的强度计算公式,并给出了计算实例.计算表明所推导的受力计算公式和强度计算公式是正确的.研究结果为二齿差摆动活齿传动的设计提供了理论依据.     

黄土-三趾马红土滑坡滑带土剪切力学特性影响因素

中国西北地区黄土广泛沉积于三趾马红土之上形成“双层异质”接触层面,控制和影响黄土滑坡的形成。为研究黄土-三趾马红土界面剪切力学特性,研制可视化界面直剪仪,开展界面试样剪切试验,探讨齿面角度、含水率、干密度对其剪切破坏模式、强度与变形特性影响规律。结果表明:试样均沿界面产生剪切破坏,试样剪切破坏模式可分为齿间滑动、齿间滑动-齿面剪断、齿面剪断3种; 界面试样剪切应力-位移曲线呈应变软化型,峰值强度后应变“跳跃”及“塑态”特征反映出界面的脆性与塑性剪断破坏特征,剪切刚度、剪切破坏位移演化规律均受界面接触条件影响; 界面剪切过程存在明显剪胀效应,剪胀位移演化规律反映了剪切过程的齿面挤密、齿间滑动、齿面剪断与界面摩擦阶段; 界面试样强度随界面接触条件均呈非线性变化,齿面角度越大,峰值强度与残余强度越高,试样剪切破坏模式越趋于脆性齿面剪断; 含水率越高,界面峰值强度越低,试样剪切破坏模式越趋于塑性齿面剪断; 界面试样干密度越大,峰值强度越大,残余强度越低,试样剪切破坏模式越趋于脆性的齿间滑动-齿面剪断。研究成果可为进一步研究黄土-三趾马红土界面强度准则,揭示黄土-三趾马红土复合型滑坡启动机制提供参考。     

硬齿面渐开线齿轮强度的优化设计

本文对目前日益广泛应用的硬齿面齿轮的弯曲强度与接触强度进行了分析，提出了加权因子的方法来统一齿轮的弯曲强度与接触强度，使之符合等强度设计原则，进而构造优化设计的目标函数，进行硬齿面齿轮的参数设计．对硬齿面齿轮的强度设计具有一定的实际意义。     

短齿齿根应力分析与有限元计算

在渐开线少齿差行星传动中通常使用短齿,其齿根高与正常齿相同,而齿顶高小于正常齿。应用有限元方法对这种短齿齿根应力进行了大量计算,分析了各参数对齿根应力的影响,并与正常齿进行了比较,建立了短齿弯曲强度折算系数,从而为短齿弯曲强度计算提供了依据。     

离合器齿毂总成焊接强度试验

为了确保离合器齿毂总成的安全,需要分析离合器齿毂和离合器内架的焊接强度.根据现有的离合器齿毂总成,设计其台架试验所需夹具,参考企业和试验要求,选择了3个试件总成,对离合器齿毂总成进行了焊接强度试验.试验结果表明:3个试件失效形式为离合器齿毂和离合器内架焊缝连接处撕裂,承载能力均能满足强度要求,离合器齿毂总成满足设计的要求.     

新型圆弧齿同步带基础理论的研究

本文以同步带传动中的带齿与轮齿变形协调关系为基础,对新型圆弧齿同步带的带齿齿根弯曲强度和齿面接触强度进行了综合研究,获得了带齿齿根弯曲应力和齿面接触应力计算式。同时推导出带齿刚度与带齿载荷间的关系式,为实际工程的应用奠定了理论基础。     

圆弧齿线圆柱齿轮弯曲强度研究

本文根据圆弧齿线圆柱齿轮轮齿的独特结构,建立了该齿轮的弯曲强度分析模型;通过大量计算获得了其弯曲强度特征系数——弯曲弧齿系数Ya。然后在此基础上提出了一种新的齿轮强度分析方法——悬臂柱壳分析法,并运用此法分析推导了圆弧齿线圆柱齿轮的齿根弯曲应力计算公式,此式可作为该齿轮的弯曲强度计算准则。     

齿根过渡曲面对正交面齿轮弯曲强度影响

为更加真实有效地分析正交面齿轮弯曲强度,本文推导了正交面齿轮齿面方程及齿根过渡曲面方程,构建了正交面齿轮的全部齿廓,并利用Pro/E软件分别生成了两种全齿廓正交面齿轮三维实体模型。基于内切抛物线理论分析论证了正交面齿轮的最大弯曲应力位置是在沿齿高方向齿面的上半部分而非齿根处。利用ANSYS软件分别对齿顶圆角和齿顶尖角插齿刀所切制的两种面齿轮三齿模型进行了弯曲强度分析。研究结果表明,齿顶圆角插齿刀所切制的齿根过渡曲面提高了正交面齿轮的弯曲强度。     

活齿少齿差传动力学模型和强度分析

本文建立了活齿为滚子、激波器为偏心圆、活齿架的导槽为平面而形成的内齿轮齿形为其共轭曲线的少齿差传动受力模型。根据阻力功和动力功相等的原理,推导出关键参数激波器转臂轴承对活齿的最大作用力.得到了各啮合副的受力分布表达式。并根据文[2]的光弹性实验结果,建立了活齿少齿差传动的强度分析模型。得到了主要传动部件固定内齿轮、活齿架和转臂轴承的强度计算公式。为工程设计提供了一个简便的计算方法,     

Associated rules between microstructure characterization parameters and contact characteristic parameters of two cylinders

The contact strength calculation of two curved rough surfaces is a forefront issue of Hertz contact theory and method. Associated rules between rough surface characterization parameters(correlation length, and root mean square deviation) and contact characteristic parameters(contact area, maximum contact pressure, contact number, and contact width) of two rough cylinders are mainly studied. The contact model of rough cylinders is deduced based on GW model. As there is no analytical solution for the pressure distribution equation, an approximate iterative solution method for the pressure distribution is adopted. Furthermore, the quantitative relationships among the correlation length, the root mean square deviation, the asperity radius of curvature and the asperity density are also obtained based on a numerical simulation method. The maximum contact pressure and the contact number decrease with the increase of correlation length, while the contact width and the contact area are on the contrary. The contact width increases with the increase of root mean square deviation while the maximum contact pressure, the contact area and the contact number decrease.     

一种加载轮齿接触分析的通用模式

研究了齿轮动力传动过程中轮齿啮合状态的数值仿真方法－加载轮齿接触分析。通过分析齿轮传动的一般过程及其加载啮合条件，建立了一种适用于各类点接触齿轮、线接触齿轮的轮齿啮合状态分析的通用模式。由此可以求出齿轮动力传动过程中任一时刻参与啮合的轮齿数、齿面接触区的位置形状及接触压力分布、齿轮传动误差、轮齿载荷分配等。     

高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

目的：在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差的问题,本文提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法。 方法：首先基于Frenet-Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过二维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢的问题,本文通过运用变分原理将接触问题转化极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触问题数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,因此二维卷积运算和对应的二维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解。在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用二维快速傅里叶变换（FFT）技术方便快速地计算接触区域弹性变形。 结果：将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值。 结论: 随着数控机床高速高精化发展,具有大螺旋升角的高速滚珠丝杠副应用越来越广泛。由于高速滚珠丝杠副接触区域非对称性大,因此避免采用赫兹接触理论计算所带来的误差也显得越发重要。最小余能原理与赫兹接触理论两种方法计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同。最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度。因此,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性。     

燃机端面齿微动磨损分析及数值仿真

运用Archard磨损定律以及接触力学理论,研究了燃机端面齿楔形接触面在不同交变载荷力作用下接触面接触压力、接触宽度、间隙量、滑移量等接触特征参数随磨损过程的变化发展规律.结果表明,接触齿面的磨损是由于接触面间反复的相对滑动、磨损导致了接触面几何形貌以及接触压力的改变,这些因素又反过来影响磨损过程.各参数具有时间依赖性...     

基于损伤理论的颗粒材料接触摩擦特性研究

颗粒材料的接触摩擦特性非常复杂.将颗粒材料法向非弹性接触看成是一种接触损伤,根据连续损伤理论,在引入合理假设的基础上,定义了颗粒材料的接触损伤变量,建立了相应的损伤演化方程,结合Lemaitre等效应变假设,研究了颗粒接触损伤对颗粒体材料接触摩擦特性的影响.结果表明,颗粒接触损伤模型能较好地预测颗粒材料法向压力-接触变形特性;考虑接触损伤后,接触面上的法向应力分布更为平缓,接触面积增大,并能较好地预测颗粒材料切向微观位移特性.     

用B-可微方程组求解接触问题的一种推广

对于接触问题,当接触点对较多时,方程组的求解效率降低很多,而且对于某些多体接触问题,由于刚体位移的存在,柔度阵不易计算.为此,本文利用接触条件的B-可微方程组形式,提出了一种不需形成柔度阵的求解方法.求解时对于不同的接触状态,根据B-可微方程组进行变量替换,再求解整体平衡方程,然后把替换的变量进行恢复.数值算例表明,对于弹塑性接触问题,可大大提高收敛性和计算效率,对于某些不易计算柔度阵的多体接触问题,也可进行求解.     

凹坑型仿生形态环块样件接触问题有限元数值模拟

利用ANSYS建立了环块样件接触的实体模型,将齿轮接触问题进行了等效简化;根据ANSYS接触问题的有限元分析方法与仿生学表面形态优化设计技术,在环块样件的接触面区域形成了九种不同分布的凹坑型仿生表面微观形态,完成了光滑环块样件与九种凹坑型仿生形态环块样件接触问题的三维有限元数值模拟,进行了光滑与凹坑型仿生形态环块样件接触应力的对比分析,得出:仿生形态环块样件接触区域接触应力峰值高于光滑样件,但仿生形态环块样件接触区域的平均接触应力值低于光滑形态。     

磁头窝点与舌尖弹塑性接触有限元分析

通过对磁头悬架窝点与挠臂舌尖的弹塑性接触条件和状态进行理论分析,采用有限元仿真方法,建立了在完全粘着条件下悬架窝点与挠臂舌尖的接触有限元模型.得到了弹塑性接触范围内载荷、平均接触压强、接触面积与法向位移的关系.并研究了不同舌尖模型对载荷、平均接触压强和接触面积的影响.通过对比发现,在相同无量纲化法向位移下,弹性舌尖模型的载荷、平均压强、接触面积比刚性舌尖模型的大.可为研究窝点与舌尖的微动磨损磨屑的产生机理及控制方法奠定基础,同时该有限元模型可应用于其他类似的弹性平面与弹性球的接触分析.     

精密测量中接触电阻的研究

对接触电阻的产生及其对电测精度的影响进行了研究，通过实验，讨论了接触压力、探针几何形状对接触电阻的影响，以及如何减少其影响很大。     

沥青混合料集料接触特性切片图像评价方法

为了评价沥青混合料集料的接触特性,提出了一种较能准确有效评价沥青混合料集料接触特性的新方法。研究中建立了表征集料接触特性的量化指标——接触对,以AC20型沥青混合料为例,对车辙板试件的72幅切片图像进行了分析,通过对所有切片的集料接触数据进行统计分析,得到了集料接触对数目的分布规律。在此基础上,还进行了集料接触特性的影响因素分析,并提出了影响集料接触特性的3个主要因子：4．75mm以上集料含量C〉4.75、细度指数FI和离析指数SI。结果表明这3个因子与集料接触对之间有较好的关联度,集料接触特性变化受3个因子共同作用的影响,单因素或双因素都不能正确反映样本的接触对数目。