纯滚动单圆弧齿轮的模态分析（英文）

纯滚动单圆弧齿轮是一种新型的圆弧齿轮,为了研究其振动特性,利用Pro/E建立纯滚动单圆弧齿轮的三维实体模型,然后导入到ANSYS中对该齿轮进行模态分析,分别得到纯滚动凸圆弧齿轮和凹圆弧齿轮的固有频率、振型及临界转速;讨论了不同齿数、模数、螺旋角情况下齿轮的固有频率,讨论结果为纯滚动单圆弧齿轮的优化设计和动态响应分析研究提供基础。     

纯滚动单圆弧齿轮的模态分析

纯滚动单圆弧齿轮是一种新型的圆弧齿轮,为了研究其振动特性,利用Pro/E建立纯滚动单圆弧齿轮的三维实体模型,然后导入到ANSYS中对该齿轮进行模态分析,分别得到纯滚动凸圆弧齿轮和凹圆弧齿轮的固有频率、振型及临界转速;讨论了不同齿数、模数、螺旋角情况下齿轮的固有频率,讨论结果为纯滚动单圆弧齿轮的优化设计和动态响应分析研究提供基础。     

直齿圆锥齿轮的时变弹流润滑分析

目的研究直齿圆锥齿轮传动过程中稳态和非稳态下的压力和膜厚,为降低直齿圆锥齿轮的表面磨损及齿轮设计提供理论指导。方法将一对直齿圆锥齿轮等效为一对圆锥滚子模型,运用无限长线接触理论,建立直齿圆锥齿轮啮合过程中的弹流润滑计算模型,先对直齿圆锥齿轮进行等温稳态弹流润滑分析,计算并分析了直齿圆锥齿轮大端和小端啮入、啮出点的油膜压力及油膜厚度,求解并分析了小端啮合区间五个特殊点的油膜压力和膜厚。考虑瞬态时变效应的影响,计算并分析了直齿圆锥齿轮在三个特殊瞬时点的油膜压力和油膜厚度。最后研究齿面在高斯分布粗糙度函数和余弦粗糙度函数作用下的弹流润滑数值解,在此基础上计算了不同幅值和波长下的油膜压力和油膜厚度。压力求解采用多重网格法,弹性变形采用多重网格积分法。结果稳态等温条件下,小端啮入点和啮出点的出口油膜厚度略小于大端,小端啮合区间的最小油膜厚度从啮入点到啮出点逐渐增大。在瞬态时变效应下,啮入点的油膜压力大于节点和啮出点的油膜压力,其油膜厚度较其他两个瞬时点的油膜厚度小。高斯分布粗糙度函数作用下的油膜压力在赫兹接触区有明显的局部压力峰,油膜厚度在赫兹接触区有局部波动;余弦粗糙度函数作用下的油膜压力和油膜厚度在赫兹接触区有波动,且粗糙度幅值和波长越大,波动程度越明显。结论采用高斯分布粗糙度函数时,油膜压力的变化相对比较缓和,采用余弦粗糙度函数的最大油膜压力小于采用高斯分布粗糙度函数的最大油膜压力,和高斯分布粗糙度函数相比,余弦粗糙度函数下的油膜厚度在赫兹接触区呈现周期性波动。     

纯滚动单圆弧齿轮的齿面相对主曲率半径和齿面接触应力分析

根据微分几何原理对纯滚动单圆弧齿轮进行曲率MATLAB仿真,分析了纯滚动单圆弧齿轮的不同参数对相对主曲率半径的影响;基于弹性接触变形理论,计算纯滚动单圆弧齿轮传动的齿面接触应力,考查主要参数对纯滚动单圆弧齿轮齿面接触应力的影响,为后续的纯滚动圆弧齿轮的设计制造具有重要意义,为开发新型的齿轮接触强度计算提供借鉴。     

柱塞泵滑靴副油膜动态特性数值模拟北大核心

为研究滑靴副弹流润滑机制,对柱塞泵滑靴副油膜动态特性进行数值模拟。建立滑靴副油膜的离散化模型,通过求解滑靴副油膜雷诺方程,获得油膜压力分布;考虑滑靴副油膜厚度、油膜压力分布与滑靴动力学之间的耦合关系,通过求解滑靴动力学方程组获得油膜厚度变化率,更新滑靴副油膜动态压力分布和油膜厚度。利用MATLAB软件进行仿真模拟,分析滑靴副油膜动态压力分布和厚度变化规律,揭示滑靴副油膜动态特性。研究结果为提高滑靴副油膜承载能力和降低柱塞泵功耗提供参考。     

圆弧齿线圆柱齿轮动态接触性能分析

齿轮动态接触性能将直接影响传动平稳性和承载能力。为了研究圆弧齿轮啮合过程中动态接触特性的时变规律,基于大刀盘铣削加工圆弧齿轮原理,借助MATLAB与UG建立精确的齿轮三维模型;借助ANSYS对圆弧齿轮副进行显式动力学分析,研究了点接触形式的圆弧齿轮的齿面接触应力分布情况;同时通过对齿轮副从静止到启动这一动态过程的模拟,探究了轮齿接触应力和啮合冲击的时变规律;最后,通过对不同齿宽系数的齿轮接触应力时变规律的研究,揭示了齿宽系数对圆弧齿轮的传动平稳性及承载能力的影响规律。实验结果表明,当齿宽系数在0.35~0.6范围内变化时,齿宽系数越大,齿轮的啮合冲击越大,而接触应力越小,为圆弧齿轮的设计及工程应用提供了理论依据。     

纯滚动单圆弧齿轮的齿面相对主曲率半径和齿面接触应力分析（英文）

根据微分几何原理对纯滚动单圆弧齿轮进行曲率MATLAB仿真,分析了纯滚动单圆弧齿轮的不同参数对相对主曲率半径的影响;基于弹性接触变形理论,计算纯滚动单圆弧齿轮传动的齿面接触应力,考查主要参数对纯滚动单圆弧齿轮齿面接触应力的影响,为后续的纯滚动圆弧齿轮的设计制造具有重要意义,为开发新型的齿轮接触强度计算提供借鉴。     

不同工况下弹流润滑与齿轮动力学耦合研究

为探究线接触下齿轮传动系统与弹性流体动力润滑的耦合特性,研究采用广义有限元法建立两级齿轮传动系统,通过有限元法求啮合刚度,考虑齿轮润滑状态下的油膜刚度效应,综合叠加齿轮油膜刚度与啮合刚度,使用Newmark积分法对动力学方程进行求解,分析了耦合润滑后不同工况下齿轮啮合位置处的动力学特性和润滑特性。结果表明：齿轮综合刚度会随转速的增加而减小,随负载增加而增大;转速相比于负载对于油膜厚度影响较大,且考虑了轴的柔性后,传动系统在共振转速区内振幅变化显著,会对油膜厚度和系统振动产生一定影响,耦合油膜后在高速共振区内齿面动载荷变化明显。     

非金属滑靴式柱塞泵润滑特性研究

滑靴副是柱塞泵中的关键摩擦副之一,它们之间的油膜润滑特性制约着柱塞泵的寿命。文中以某型柱塞泵为例,对无源油膜润滑理论进行研究,得出某型柱塞泵在不同状态下的油膜厚度;并结合非金属材料润滑特性,得出非金属材料滑靴与无源油膜润滑理论相结合时滑靴副的润滑特性。根据理论分析及实际应用情况,非金属材料滑靴及无源油膜润滑理论可以应用至其它柱塞泵上。     

基于SVM的轧机油膜厚度补偿模型的建立

研究单机架热轧中厚板轧机的油膜厚度补偿问题,利用SVM方法建立了轧机油膜厚度补偿模型,并对回归预测结果进行分析,同时与成熟的基于Reynolds方程的轧机相对油膜厚度补偿方法进行比较,结果表明:采用基于SVM的轧机油膜厚度补偿模型可以对轧机油膜厚度进行良好的补偿,补偿精度较好.     

关于齿轮侧隙组成的分析及计算

齿轮副在实际传动中,必须保证始终呈单啮合工作状态。工作齿面必须保持接触,才能实现传递运动和动力;而非工作齿而之间又必须留有一定的间隙,以便存留油膜以资润滑,补偿齿轮发热膨胀和齿轮制造安装误差而引起齿面间过盈,以免运转受阻甚至卡死,但又不能让侧隙过大,若过大则使被动齿轮在传动中容易产生晃动,致使传动精度降低,噪声增大。本文对齿轮侧隙组成进行分析及计算。     

基于Pro/E环境单圆弧齿轮参数化设计的研究及应用

研究了Pro/E参数化设计功能,基于Program参数化设计方法,开发出单圆弧齿轮参数化设计模块,并结合具体的应用实例,展现了单圆弧齿轮三维实体模型的快速实现     

单圆弧齿廓面齿轮齿面的生成

旨在解决单圆弧齿廓面齿轮造型难的问题,提出一种高效精确的建模方法。以范成加工原理为理论依据,布尔运算为主要实现方法,精确建立刀具齿轮模型,再运用三维建模CATIA软件二次开发技术,编写VBA宏程序完成刀具齿轮包络运动过程中切割面齿轮毛坯,生成单圆弧齿廓面齿轮齿面。该方法类似插齿加工面齿轮,不同在于刀具只做公转和自转的包络成形运动,成形的齿面精度可控且可靠。在理论模型上再现了刀具迹线,为单圆弧齿廓面齿轮的加工和研究提供了模型参照。     

高压共轨柱塞泵柱塞副摩擦学研究

柱塞偶件作为高压共轨柱塞泵的重要精密偶件之一,柱塞与柱塞套之间的油膜特性直接影响泵的寿命。柱塞受到的径向力对油膜的厚度产生影响,可能产生润滑不良、加剧磨损。对柱塞油膜厚度的研究有助于解释其磨损失效原因。通过进行柱塞受力分析、油膜压力分析得出油膜厚度的变化情况。通过仿真计算不同柱塞位置的油膜厚度分布,得出柱塞副易受磨损的部位,并研究不同工作压力对油膜厚度的影响。对磨损后的柱塞偶件进行电镜扫描,分析其磨损机制。结果表明:当凸轮转过180°时,柱塞上端油膜最薄,此处最易磨损;当凸轮处于0°时,柱塞套下端油膜最薄;工作压力增大,油膜厚度减小。由电镜扫描结果可知,其主要磨损方式是黏着磨损和硬质颗粒的犁沟效应。     

基于ANSYS的双圆弧及四圆弧齿轮静态有限元分析

利用ANSYS的参数化设计语言APDL建立了双圆弧齿轮及四圆弧齿轮一对齿的三维有限元静态应力分析模型.并对模型划分、载荷施加等进行了详细研究,获得了双圆弧齿轮及四圆弧齿轮的静态应力云图.由此得出四圆弧齿轮的承载能力比双圆弧齿轮提高60%以上的结论.     

表面微织构涂层-基体系统重载弹流润滑性能分析

目的研究表面涂层与织构化协同作用时摩擦副的重载弹流润滑性能,为重载传动的摩擦学设计提供参考。方法基于广义Reynolds方程、线弹性方程以及载荷平衡方程,建立表面微织构涂层-基体系统的弹流润滑模型,并无量纲化,然后运用Full-system有限元法编程求解,探讨涂层的弹性模量以及三角形织构深度、宽度、密度对系统弹流响应的影响。结果载荷一定时,薄膜涂层(2μm)的弹性模量变化(50～500 GPa)对油膜压力整体分布影响较小,但二次压力峰在硬质涂层上更为显著。在涂层与基体存在弹性模量差时,其上由微织构引起的集中应力是无涂层的2～3倍。最小油膜厚度随着涂层弹性模量的增大而增大。随着织构深度的增大(0～5μm),油膜压力和厚度波动更加明显,最小油膜厚度随之减小,系统最大等效应力也显著增大。当织构宽度增大(10～20μm)时,油膜压力和厚度波动减弱,最小油膜厚度先减小后增大。如果织构密度增大(0.5～2),油膜压力波动更为剧烈,油膜厚度波动变化不大,但其波动周期变化明显,最小油膜厚度先减小后增大。膜基界面最大剪应力出现在二次压力峰附近,织构化表面油膜压力波动越大,膜基界面剪应力波动也越大。结论存在一个最优的织构深度、宽度和密度,使得镀膜齿轮的承载能力最佳。合理的涂层选配和微织构设计,可以有效地提高齿轮的摩擦学性能,提前预防膜基系统失效。     

六圆弧齿廓齿轮的设计及承载能力分析

设计一种六圆弧齿廓齿轮。与双圆弧齿轮单侧齿廓的两个工作圆弧相比,该齿轮单侧齿廓有6个工作圆弧,其中3个凸圆弧位于节线以上,3个凹圆弧位于节线以下,每两段工作圆弧之间都通过过渡圆弧连接。六圆弧齿轮单个轮齿最多有6个啮合点同时啮合传动,载荷分散在6个啮合点上,相比双圆弧齿轮具有更高的承载能力。同时建立了双圆弧及六圆弧齿轮的有限元模型,对六圆弧齿轮进行了承载能力验证,结果证实六圆弧齿轮的齿面接触应力较双圆弧齿轮降低了近20%。     

基于BP神经网络的轧机油膜厚度补偿的测试与建模

针对单机架热轧中厚板轧机天铁2500mm中厚板生产线的油膜补偿问题进行了研究,用基于BP神经网络的方法建立了轧机油膜厚度补偿模型,并与已成熟应用的基于Reynolds方程的轧机相对油膜厚度补偿方法进行比较分析.结果表明,BP神经网络模型比基于Reynolds方程的轧机相对油膜厚度补偿方法具有预测精度高、样本学习时间快、收敛速度快的优点,BP神经网络模型可以对轧机油膜厚度进行良好的补偿.     

轴向柱塞泵配流副楔形角和方位角求解算法研究

针对配流副油膜形状理论建模难且与试验数据偏差大的问题,基于配流副油膜周向三点试验法,考虑力与力矩因素、偏磨因素和主轴与柱塞缸同轴度误差因素对配流副油膜形状的影响,建立柱塞缸轴向力平衡模型和配流副油膜厚度模型及配流副油膜形状的拟合算法。结果表明：3种试验工况下的三点膜厚拟合曲线与试验曲线吻合良好,进一步求解出配流副楔形角和方位角的时变曲线,为后续研究配流副润滑、摩擦和磨损特性奠定基础。     

齿面微织构面积率及形状对其摩擦性能的基础研究

为研究齿面微织构面积率和形状对齿轮副摩擦学性能的影响,采用激光打标机在经热处理后的45钢试件表面加工出不同形状和面积率的织构,利用往复式摩擦磨损试验机分析织构面积率和形状对摩擦因数的影响规律,并与Fluent仿真结果进行对比。仿真结果表明：随着织构面积率的增大,摩擦因数逐渐减小,油膜承载力和油膜刚度逐渐增大,长方形织构具有更佳的减摩性能。试验结果与仿真结果基本一致,与无织构表面相比,长方形织构面积率为17%时平均摩擦因数降低了18.06%,正方形和圆形织构面积率为4.7%时,不仅没有减摩,反而将摩擦因数分别增大了4.17%和1.39%。织构化表面可提高油膜承载力和刚度,使油膜不易破裂,减小了摩擦副之间的接触,降低了摩擦因数。获得了微织构形状和面积率对齿轮副摩擦性能的影响规律,为改善齿轮系统的寿命提供试验支持。