圆弧端齿的加工

我厂引进的国外某型号的航空发动机中,压气机转子同涡轮转子部分的连接采用圆弧端齿连接,并传递扭矩。图1为离心压气机转子,端面带有圆弧端齿。圆弧端齿自1942年在美国GLEASON公司研制成功后,欧美和日本等发达国家广泛应用于航空发动机中,在其它行业也逐渐得到推广。它有啮合精度高、自动定心好、能传递较大扭矩,并能将复杂的整体结构分成几部分简单的结构便于设计、制造、安装等一系列优点。现将其加工方法和我们在加工中遇到过的问题介绍如下: 一、圆弧端齿的加工原理圆弧端齿的加工是利用高速旋转的杯形砂轮在零件的端面上直接将圆弧型端面齿磨削成形。图2为圆弧端齿的加工原理示意图。当砂轮的外径起磨削作用时,加工出的端面齿为     

钛合金TC11微动疲劳特性研究

以航空发动机榫连接结构微动疲劳问题的简化模型为研究对象,设计和制造了一套采用液压加载方式来实现微动疲劳法向载荷施加的试验装置,用于研究钛合金TC11微动疲劳的损伤过程,并对试验过程中在接触区域萌生裂纹的试件断口进行观测。研究结果表明:保持法向载荷恒定不变,增加轴向载荷将减少微动疲劳寿命。同样,保持轴向载荷恒定不变,法向载荷对微动疲劳寿命影响不如轴向载荷显著。另外,等效应力和滑移幅值是微动疲劳寿命的主要影响因素。     

齿端倒圆弧铣刀的设计

<正>在有接合齿的零件中,出于排挡、装配的需要,常在其端面进行倒圆弧(如图1所示),这种加工一般都在专用机床上进行。本文设计一种倒圆弧铣刀,在普通铣床上利用分度机构就可实现对端面齿的倒圆弧。倒圆弧铣刀刀头示意图如图2所示。     

微动疲劳寿命预测方法的探讨

进行激动疲劳和普通疲劳的对比分析，找出它们的差异和共性。根据已有的研究成果，本文提出根据微动作用确定疲劳裂纹萌生和扩展点的位置，在该位置用普通的疲劳理论和计算方法计算微动疲劳寿命的方法。该方法具有一定的准确性，可用来进行微动疲劳寿命的初步估算。     

40CrNi2MoA合金钢的弯曲微动疲劳特性

在不同弯曲载荷下,对40CrNi2MoA合金钢进行弯曲微动疲劳试验,建立其弯曲微动疲劳下的循环次数-应力曲线;通过对微动损伤区的微观分析,研究该合金钢的弯曲微动疲劳特性。结果表明:40CrNi2MoA钢弯曲微动疲劳应力曲线不同于常规疲劳应力曲线,呈现"C"型曲线特征;随着弯曲载荷的增加,微动依次运行于部分滑移区、混合区和滑移区;相对于另外两个区域,混合区试样的裂纹更易萌生、扩展且微动疲劳寿命最短;试样表面的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层;由于接触应力和弯曲应力的影响程度不同,弯曲微动疲劳裂纹的扩展分为三个阶段,即接触应力控制阶段、接触应力与弯曲疲劳应力共同控制阶段和完全受弯曲应力控制阶段。     

30CrNiMo8合金钢的弯曲微动疲劳特性

在不同弯曲载荷水平下,对30CrNiMo8合金钢进行了系统的弯曲微动疲劳试验,建立了其微动疲劳S-N曲线,讨论了其弯曲微动疲劳特性及相关规律。结果表明:30CrNiMo8钢弯曲微动疲劳的S-N曲线明显不同于常规疲劳的,呈现"C"曲线特征;随着弯曲载荷的增加,微动依次运行于部分滑移区、混合区和滑移区;在混合区,裂纹最易萌生且微动疲劳寿命最短;微动损伤区的磨损机制主要为磨粒磨损、氧化磨损和剥层;弯曲微动疲劳裂纹的扩展表现为三个不同的阶段,第一阶段裂纹斜向扩展,以接触应力控制为主,第二阶段裂纹转向,受接触应力和弯曲应力共同控制,第三阶段裂纹扩展方向变为垂直方向,以弯曲应力控制为主。     

关于圆弧端齿数控加工技术的分析

近年来数据加工技术不断向着高精度、高稳定性、高可靠性和高效率发展,这使得加工出更为人性化、复杂化、智能化和环保的产品成为可能。本文主要分析了圆弧端齿数控加工技术,并进行了结合实例的全过程工艺研究。     

微动疲劳寿命的估算方法研究

着重分析了零构件由于微动磨损而造成的疲劳失效机制,说明了在这种微动疲劳模式下疲劳寿命的组成情况,用门槛值应力公式估算了当磨蚀坑根部萌生扩展性裂纹时蚀坑的临界深度尺寸,并分析了微动裂纹尖端的应力强度因子,得出了计算微动裂纹萌生尺寸的表达式,最后用上述方法计算了螺纹联接件的微动磨损寿命与裂纹萌生尺寸,用局部应力应变法计算了微动裂纹的萌生寿命,所得到的估测寿命与试验值相符,由此可见,该微动疲劳寿命的估测方法是合理的,有效的。     

圆弧端齿数控加工技术研究

本文针对不同材料的圆弧端齿,应用虚拟仿真技术进行全过程工艺可行性分析,突破了圆弧端齿精密加工和精密检测等技术关键,初步具备了工程化应用的目标,掌握了圆弧端齿数控加工的关键技术。     

微动疲劳寿命的估算方法研究

着重分析了零构件由于微动磨损而造成的疲劳失效机制 ,说明了在这种微动疲劳模式下疲劳寿命的组成情况 ,用门槛值应力公式估算了当磨蚀坑根部萌生扩展性裂纹时蚀坑的临界深度尺寸 ,并分析了微动裂纹尖端的应力强度因子 ,得出了计算微动裂纹萌生尺寸的表达式 ,最后用上述方法计算了螺纹联接件的微动磨损寿命与裂纹萌生尺寸 ,用局部应力应变法计算了微动裂纹的萌生寿命 ,所得到的估测寿命与试验值相符 ,由此可见 ,该微动疲劳寿命的估测方法是合理的、有效的     

微动测试系统中加热装置的设计

设计了一种专门应用于微动电阻测试系统的加热装置。该装置结构简单、成本低、效果好,同时对测试系统的其他功能,如压力数值采集、电阻测试等基本没有影响。     

微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

TC4合金微动疲劳损伤研究

研究了TC4合金在柱面-平面接触务件下的微动疲劳行为，分析了其微动疲劳损伤机制。结果表明：在试验务件下，微动区边缘的损伤特征以粘着磨损为主，而微动区中部则以磨粒磨损和接触疲劳为主。疲劳裂纹易于在微动区．特别是在蚀坑处萌生和扩展。促使微动疲劳裂纹萌生的因素：一是法向应力和切向摩擦力引起的材料表层塑性变形，二是微动磨损破坏了材料的表面完整性，造成了缺口应力集中效应。     

固定式端面弧齿连轴节的设计

对固定式端面弧齿连轴节的几何参数设计方法和强度校核方法进行了研究。根据固定式端面弧齿连轴节的调整计算卡,给出了端面弧齿连轴节的外径、齿面宽、端面模数、齿数、压力角、全齿高、齿顶间隙等基本几何参数的确定方法;基于弧齿连轴节的基本几何参数及其承载特征,给出了轮齿承载强度的校核方法,并建立了轮齿剪切应力、表面应力以及考虑螺栓固紧力的当量表面应力的计算公式;最后根据某实际产品的设计要求给出了设计实例,并在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机上进行了实际的磨齿加工,对几何参数的设计方法进行了验证。     

基于能量密度法预测微动疲劳寿命

通过接触界面的应力应变场和临界平面法计算了能量密度损伤参数,结合疲劳试验得到了能量密度损伤参数-寿命关系曲线中的材料常数,建立了LZ50钢微动疲劳寿命的预测公式。根据裂纹萌生寿命预测效果,将Chen损伤值作为裂纹萌生控制参数。分析了摩擦因数、微动桥半径、循环载荷和微动桥压力对LZ50车轴钢的Chen损伤值的影响,以及CRH2型动车组空心车轴裂纹萌生的位置及寿命。     

钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究*

钢丝微动疲劳过程中,钢丝裂纹萌生特性直接影响其裂纹扩展特性,进而制约钢丝微动疲劳寿命,因此开展钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测研究具有重要意义。基于有限元法、摩擦学理论和断裂力学理论,运用Smith-Watson-Topper（SWT）多轴疲劳寿命准则建立考虑磨损的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,基于多种不同的钢丝疲劳参数估算方法对钢丝的微动疲劳裂纹萌生寿命进行了预测,并探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度及钢丝直径等微动疲劳参数对钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命的影响规律。结果表明：基于中值法的预测结果最接近实际值;在微动疲劳过程中,钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命主要与接触载荷和疲劳载荷相关。通过引入微动损伤参数建立简化的适用于钢丝绳的钢丝微动疲劳裂纹萌生寿命预测模型,通过与考虑磨损的预测模型计算结果进行对比验证了该模型的准确性。     

花键微动磨损和损伤累积的耦合机制及寿命预测

渐开线花键联轴器在航空领域应用广泛,花键在复杂工况下往往达不到预期寿命,其中花键轴不对中对花键服役寿命产生较大影响。基于有限元方法建立了高效的花键三维仿真模型,分析内外花键轴偏斜0.3°时花键各齿载荷分布规律,基于Archard磨损模型计算接触区域各节点的磨损深度,并基于ABAQUS的UMESHMOTION子程序和Arbitrary Lagrangian-Eulerian技术更新网格,采用Brown-Miller和Smith-Watson-Topper临界平面准则充分考虑花键齿面和齿根区域的应力状态差异,并拟合花键循环寿命、最大磨损深度与磨损系数之间的关联规律,采用试验方法测试表面磨损形貌,验证模型的有效性,为花键联轴器的设计和校核提供指导依据。结果表明：磨损演化逐渐改变初始应力集中区域的几何形状,从而减少了应力集中效应,提高了花键剩余寿命。当磨损系数较大时,花键以磨损失效为主,当磨损系数较小时,花键以疲劳裂纹萌生失效为主。     

微动图和能量的方法在微动研究中的应用

介绍了微动的两种研究方法：微动图和能量的方法。归纳了微动图的组成、分类、作法及其在减轻微动损伤方面的作用。讨论了能量的方法在微动摩擦学研究中的应用，包括微动磨损体积与摩擦过程中释放的总能量的关系及能量分布在解释微动实验现象中的成功运用。最后指出微动摩擦学的研究仍然面临巨大挑战。     

中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为

在自制的微动疲劳试验机上开展中性腐蚀环境下单根钢丝的微动疲劳实验,考察在相同接触载荷下,不同振幅对钢丝的微动疲劳行为的影响,并用扫描电子显微镜观察疲劳钢丝的磨痕和断口形貌,研究钢丝微动疲劳断裂机制.结果表明:在较大的振幅下,钢丝的微动区均处于滑移状态,而在较小振幅下,钢丝的微动区从滑移状态逐渐转变为黏着状态;磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和塑性变形;钢丝疲劳寿命随着微动振幅的增大而减小;钢丝的疲劳断口可分为3个区域,即疲劳源区、裂纹扩展区及瞬间断裂区.     

铝合金压印接头微动疲劳机理研究

压印连接是近年来新兴的连接方式,因其具有简单高效、低耗环保等优点,使得在应用连接方面越来越受到重视。疲劳破坏是机械构件失效的主要形式,疲劳过程中的微动磨损是造成零部件失效的主要原因之一。基于以上条件,对铝合金压印接头的疲劳性能进行了试验研究,结果显示疲劳失效部位主要集中在下板靠近压印点处,断口处发现大量微动磨屑,经能谱分析可以确定磨屑成分主要为氧化铝和金属铝;对疲劳失效断口和微动磨损区域进行了扫描电镜分析,发现压印接头的微动磨损部位主要分为两类,并对其进行了定义,一类定义为颈部微动磨损,另一类定义为环点板间微动磨损。分析发现颈部微动磨损所占比例随着外加载荷的大小而变化,且微动磨损是导致压印接头疲劳失效的重要因素。