高速球轴承生热量的理论及试验研究

结合高速球轴承的拟动力学模型,分析轴承各零件在接触点处的切向摩擦力和相对滑动速度。利用局部分析法建立轴承生热量计算模型。研究转速、载荷和轴承几何结构参数对轴承各单元间的局部生热量和总生热量的影响。搭建轴承试验台,监测轴承生热量随工况的变化规律;将相同条件下的理论计算结果和试验结果进行对比,验证理论模型的正确性。结果表明:轴承在稳定运行时,转速和外加轴向载荷是造成轴承总生热量的主要因素;在球径一定的情况下,内、外圈沟曲率半径系数存在一个使轴承生热量最小的最优值;分析轴承生热量变化规律,有利于轴承的温度场计算、润滑油油量的选取等。研究结果为轴承结构的优化设计提供参考。     

轴表面DLC涂层对滑动轴承润滑承载性能的影响*

为研究轴表面类金刚石(DLC)涂层对滑动轴承承载性能的影响,利用滑动轴承实验台测试轴线对中及倾斜工况下灰铸铁、铝合金和聚酰亚胺(PI)涂层轴承分别与40Cr钢轴和DLC涂层轴配合时的轴心轨迹和极限载荷,并测试3种材料与40Cr钢和DLC涂层的摩擦因数。结果表明:相较与40Cr钢配合,灰铸铁和铝合金与DLC涂层配合时摩擦因数减小,重载下轴承偏心率减小,轴线对中工况下灰铸铁轴承的极限载荷超过10 MPa,铝合金轴承的极限载荷增大到7.8 MPa(增大1.1倍),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形增大;但重载下PI涂层与DLC涂层配合时摩擦因数增大,轴线对中工况下轴承极限载荷减小至3.6 MPa(减小44%),轴线倾斜工况下轴承抱死失效时边缘变形减小。     

齿面单坑缺陷下齿轮磨损演变与映射机制研究

齿面凹坑是常见的齿轮缺陷之一,在轮船、矿业机械、风电齿轮等大型重载齿轮传动机构中,齿轮更换拆卸极为不便,为避免齿轮发生严重失效造成的重大损失,需要准确判断齿轮的磨损特征和预测故障出现的时间和位置,探究齿面坑状缺陷对齿轮磨损进程的影响尤为必要。以齿面单坑缺陷齿轮的啮合历程为研究对象,采用控制变量的方法进行齿轮磨损特征对比。通过搭建的力系闭式齿轮试验台进行重载试验,利用铁谱分析技术和油样分析技术对磨损粒子作定量、定性分析,结合有限元分析和和齿面磨痕扫描电镜图片探究单坑缺陷下斜齿轮磨损演变与齿轮啮合状态的映射机制。研究结果表明：凹坑打在承载区,斜齿轮沿接触线方向的应力分布不均匀,凹坑周边区域存在应力集中现象;坑状缺陷改变了齿轮的啮合状态,缺陷轮齿齿根应力值明显大于正常轮齿,使得坑状缺陷的轮齿齿面抗磨损能力提高,但轮齿刚度降低,尤其进入剧烈磨损的后期,磨粒数量快速上升,并伴随齿面严重的剥落和塑性变形,加速轮齿疲劳断裂。     

磨料池内气固两相流模型的建立与分析

为研究磨料池内复杂的气固流动现象和规律,采用全尺度直接数值模拟法。基于改进的内嵌边界法,通过流场控制方程、数值求解、并行计算等方法,建立气体湍流与磨粒的运动耦合模型,以分析磨料池内的气固流动特性。通过分析入口气体速度、磨粒高度对磨料池内气固两相流动状态的影响,选择合适的方案以提高系统稳定性。验证了磨料池内颗粒、壁面和拟序结构的耦合作用使得颗粒出现扩散、局部富集、壁面沉降及再悬浮现象。研究结果为磨料池结构的优化设计提供了参考。     

三轴数控铣床切削力引起的误差综合运动学建模

使用齐次坐标变换的方法建立了三轴数控铣床的切削力误差综合数学模型。首先基于三轴数控铣床的结构分析对切削力误差元素进行识别,然后在机床各运动部件上建立一系列坐标系并推导出各相邻坐标系间的齐次坐标变换矩阵,最后根据切削加工中刀具切削点与工件正被切削点在基坐标系中的坐标值相同列出等式,推导出切削力误差综合模型。该模型包含30个对机床加工精度影响较大的切削力误差元素,适用于计算误差补偿时的补偿量。
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高速车铣加工（HSTM）——一种新型的精密加工技术

高速车铣加工是近年来兴起的1种先进加工技术,具有许多传统的车削和铣削加工所不可比拟的优点,尤其适合大型轴对称零件的高效精密加工,是机械制造领域1个全新的概念和竟相研究的热点问题之一,具有广阔的发展应用前景。     

采用Gabor滤波器的轴承状态监控方法

针对滚动轴承状态监控中最优共振频带难确定的问题,提出一种新的寻优方法和目标函数,可快速准确地定位共振频带,提取状态信息.通过两步网格搜索法,以包络稀疏性为目标函数,对Gabor滤波器参数寻优;然后对振动信号进行滤波并得到信号包络;最后运用包络自相关谱抑制噪声,突出运行状态信息.用仿真信号和实际信号对该方法进行了验证,结果表明,该方法能准确判明轴承运行状态.     

3 PRRS六自由度并联机构奇异位形研究

研究一种应用于虚拟轴并联机床的新型少支链3-PRRS六自由度并联机构,通过建立3-PRRS并联机构的封闭矢量方程,构建运动学模型,求导得到机构的速度输入输出关系。利用MATLAB软件编程得到机构的速度曲线,并采用ADAMS软件对机构进行运动学仿真,仿真结果与理论分析一致,表明理论分析的正确性。利用机构的速度输入输出关系分析了边界奇异并利用变量代换化简推导位形奇异轨迹的解析表达式,并通过计算机仿真给出机构的位形奇异轨迹的三维可视化描述,为该并联机构在虚拟轴并联机床的轨迹规划和控制方面提供了重要的理论指导。     

初始径向微沟槽对摩擦副磨损性能影响研究

应用线切割技术在摩擦副盘试样上加工沟槽,研究垂直于滑动方向的初始微沟槽对GCr15材料配副的磨损性能影响.采用在线可视铁谱传感器(OLVF)对磨损过程进行在线可视化监测,探究摩擦副的磨损率动态特征,并利用二维轮廓仪、SEM、以及光学金相显微镜对磨痕形貌及特征磨粒进行观测分析.结果显示:与无沟槽实验相比,单沟槽实验中,磨损量与磨损率变化并不显著,磨痕较为光滑;沟槽条数多于4条时,磨合期明显延长,特别是8条沟槽时,磨合期延长约4倍,且磨损率和磨损量增加明显,参数Kt振荡式降低;在沟槽对磨粒的滞存作用下,磨粒磨损得到显著改善,但沟槽数较多时,疲劳磨损愈发显著.因此,少量初始径向微沟槽可以避免磨粒磨损,优化磨合过程.     

基于AnyCasting大型薄壁鞍座铸造工艺优化

针对大型薄壁铸件鞍座铸造过程中易产生缩松、缩孔缺陷等问题,基于AnyCasting模拟软件对鞍座的充型和凝固过程进行了模拟。根据模拟结果分析缩松、缩孔缺陷的位置分布,发现铸件内部有缩松、缩孔现象产生,并通过实际浇注试验对比缺陷位置以验证模拟结果的可信性。采用在热节位置添加内冷铁的改进方案,结果表明,原缺陷产生位置在凝固过程中优先凝固,消除了缩松、缩孔缺陷,为类似薄壁铸件实际生产提供相应指导。