求解线接触弹流润滑完全数值解的多重网格重复合直接迭代法

本文将近来发展起来的一种新型数值计算技术一多重网格法引入求解线接触弹流润滑问题，并将求解弹流润滑中的的迭代模式－复合直接迭代模式与多重网格法相结合，使求解过程既快又稳定，精度又高，该方法可推广到其它耦合场问题的数值求解。     

求解线接触弹流润滑完全数值解的多重网格复合直接迭代法

本文将近来发展起来的一种新型数值计算技术一多重网格法引入求解线接触弹流润滑问题，并将求解弹流润滑中的有效迭代模式一复合直接失代模式与多重网格法相结合，使求解过程既快又稳定，精度又高。该方法可推广到其它耦合场问题的数值求解。     

润滑的状态转化

报道了薄膜润滑的本质以及它与弹流润滑和边界润滑间关系的研究结果。根据各种特性膜厚度的变化分析了各润滑状态之间的转化关系，提出了润滑状态与宏观摩擦副所处状态关联与区分准则。     

振动冲击对海水润滑塑料轴承时变热弹流润滑的影响

建立了冲击载荷作用下综合考虑热效应和时变效应的海水润滑塑料轴承弹流润滑数学模型;利用压力求解的多重网格法,弹性变形的多重网格积分法及温度求解的逐列扫描技术数值模拟了连续冲击载荷作用下海水润滑膜压力及膜厚的分布;对比分析了正弦周期脉冲及三角形周期脉冲作用下的润滑膜中心压力、中心膜厚及最小膜厚随时间变化的特性;讨论了载荷幅值及脉宽对润滑膜特性的影响。数值计算结果表明,压力的变化周期同载荷的一致,膜厚的变化滞后于冲击载荷及压力的变化;随载荷幅值的增大,压力和膜厚的振幅增大,中心压力的对称线下移,相应膜厚的对称线上移;随脉宽的增大,中心压力的最大值变大,最小膜厚的最小值变小。     

滤波减速器润滑特性研究

为了研究啮合位置、载荷、转速等因素对滤波减速器润滑特性的影响, 建立了滤波减速器的内啮合润滑模型,将牛顿(有限元)法应用到弹流润滑方程组的求解中,利用Matlab软件,采用数值计算方法,实现了弹流润滑方程组的完全数值解,得到了滤波减速器轮齿在不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下啮合轮齿表面油膜压力和油膜厚度值,分析了不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下轮齿所处的润滑状态,得到了啮合位置、载荷以及转速等因素对轮齿润滑特性的影响规律.结果表明：在轮齿的啮入、啮出及节点处,润滑薄膜厚度值不一样,节点处的润滑膜厚值最小;载荷增大时,轮齿表面油膜压力会变大,而油膜厚度会变小;转速增高时,油膜厚度会变大,而油膜压力变化不大.     

薄膜润滑研究的回顾与展望

薄膜润滑是20世纪90年代以来广泛研究的新型润滑状态。它是界于弹流润滑和边界润滑之间的一种过渡润滑状态，有着自己独特的润滑规律。文章回顾了薄膜润滑的研究历史，包括薄膜润滑概念的提出、测试技术的发展、薄膜润滑的膜厚特性、润滑机理探索以及计算理论等方面的研究成果与主要进展。     

摆线针轮传动线接触弹流润滑分析

对摆线针轮线接触弹流润滑进行数值分析,得出啮合过程中最小膜厚,与经验公式对比,验证模型的正确性。以摆线轮θ=arccos K1处润滑状态作为判断依据,研究载荷、转速和流变指数对摆线针轮传动润滑状态的影响规律。结果表明:随着转速提高,二次压力峰高度降低并向入口区移动,膜厚相应增加;而随着载荷增加,接触区变宽,二次压力峰增加且向出口区移动,膜厚略微减小;流变指数n增加,二次压力峰先增加后减小,最后趋近于Hertz压力,并向出口区移动,膜厚相应减小。讨论了短幅系数k1对润滑的影响,表明在满足设计要求情况下,短幅系数k1减小,有利于提高润滑性能。     

不同速度、载荷下点接触弹流润滑计算

人造织构表面在润滑条件下,较光滑表面提高了润滑性能,减少磨损.为了深入了解织构表面形貌对流体润滑影响的机理,本文提出了规则凹坑表面油膜压力的计算方案和公式,比较了粗糙表面与光滑表面的最小油膜厚度和压力分布.结果表明,低速、低载时,规则凹坑表面具有更大的最小油膜厚度,更接近弹流润滑的典型膜厚,而接触面间的最大油膜压力降低.     

高真空环境下高速深沟球轴承润滑性能分析

理论研究和工程实际表明,微小型高速深沟球轴承的润滑状态不仅影响其承载能力和可靠性,而且决定着分子泵的工作性能。本文针对微小型高速深沟球轴承这一特殊轴承在高速轻载条件下进行弹流润滑数值分析,求得其特征弹流解;并且通过计算不同速度参数下得到的最小膜厚,分析速度参数对最小膜厚的影响,为微小型分子泵轴承润滑性能优化提供依据。     

圆柱滚子轴承油膜特性的数值标准计算方法

为定量评价圆柱滚子轴承的油膜特性,基于Fortran程序,建立了热弹流润滑模型。该模型考虑了润滑油温度、载荷等参数的影响,计算得到了承载区的润滑油压力和膜厚分布。结果表明,润滑油压力中间较大,入口区和出口区都减小到零。膜厚在中间区域较小,入口区和出口区较大。在出口区附近出现第二压力峰值,在同一位置附近出现最小膜厚值。据此可以对轴承润滑状态进行定量评价,指导轴承的设计和使用。     

考虑粗糙度的倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动共轭齿对在啮合传动过程中考虑粗糙度的润滑特性。根据该传动副的啮合理论,在弹性流体动力润滑理论基础上,基于牛顿流体弹流润滑模型建立了传动副的线接触简化模型和数学模型,考虑共轭齿面粗糙度对弹流润滑的影响,利用多重网格技术进行数值求解,得出一个共轭齿对从啮入到啮出不同啮合时刻的油膜厚度和油膜压力,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明粗糙度的存在会造成传动副的油膜压力和油膜厚度产生波动,使最大油膜压力峰值增大,最小油膜厚度减小,因此粗糙度对该传动副的润滑是不利的;滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角过大,喉径系数过小时,越不利于动压油膜的形成,对传动副的润滑越不利,要保持该传动副具有良好的润滑性能,滚柱半径、滚柱偏距和倾斜角不要过大,喉径系数不要过小。     

水润滑动压滑动轴承建模

分析水润滑动压滑动轴承的特点,并建立相关方程和边界条件,对其进行量纲一化。为精确求解紊流状态下微小润滑水膜的压力场、速度场、温度场建立数学模型,为该轴承的进一步数值计算和流场的热动力学分析奠定理论基础。     

计算流体润滑频变动力学特性的一种完整变量扰动偏导数法EI北大核心CSCD

高速旋转机械使用工质流体润滑轴承既能彻底避免工质被油污染,又降低密封技术难度同时简化轴系结构以提高轴系动力学性能。然而特种参数下流体有着复杂的热物性,从而带来润滑膜的湍流、真实气体可压缩流动等多种附加效应。该研究从一般形式的可压缩湍流润滑雷诺方程出发,通过建立动态映射关系给出一种不局限于特定润滑流体或热物性模型的轴承静动特性分析通用方法,即完整变量扰动的偏导数法。该方法适用于具有附加效应的轴承与密封的频变动力学特性计算,能够统一处理结构扰动和润滑膜可压缩性带来动力学系数的频率效应。结合有限增量法,验证了完整变量扰动方法的准确性,并给出该方法应用于超临界二氧化碳、油润滑高速可倾瓦轴承动力学系数求解的案例。结果表明,忽略压力和膜厚以外的扰动变量将导致动力学系数明显偏大,该算例中刚度和阻尼系数的最大偏差分别为88%和93%。     

基于弹流润滑理论的非对称齿轮胶合强度多目标优化

为提高双压力角非对称齿廓齿轮的设计质量,缩短设计周期,依据弹性流体动力润滑理论,通过范例,以齿间最小油膜厚度最大和齿轮传动总体积最小为目标函数,按照粒子群优化算法,利用MATLAB编制优化程序,进行约束多目标优化设计.在此基础上,根据齿轮啮合原理和现代摩擦学原理从数学逻辑关系和物理机理上分析了目标函数对各个设计变量的灵敏度.研究结果表明:非对称齿轮的体积随模数和齿宽的增加而增加,对模数的敏感程度大于齿宽;齿间最小油膜厚度随模数、齿宽、压力角及变位系数的增加而增加,其敏感程度依次为压力角、模数、齿宽和变位系数;压力角是影响弹流润滑齿间最小油膜厚度最重要的因素,在工作齿侧适度增大压力角可以显著增大最小膜厚;大、小齿轮的变位系数对最小油膜厚度具有同等的影响程度.     

重载径向轴承三维弹性流体润滑的有限元和边界元耦合数值分析

本文采用有限元和边界元技术分析了重载径向轴承的三维弹性流体润滑(EHL)问题,并提出了一种精度高、收敛快的加权迭代计算模式,用该计算模式成功地求解了由二阶Reynolds方程、粘压方程和三维弹性方程组成的非线性方程组,得到了在各种大偏心率下轴承材料分别为钢、铜和巴氏合金的径向轴承的弹流静特性参数。     

计入应力偶效应和空化效应的滑动轴承热流体动力润滑数值研究

基于应力偶理论和Elrod空化算法建立了滑动轴承热流体动力润滑数学模型，数值求解了应力偶流体的Reynolds方程、油膜能量方程及轴瓦热传导方程，考察了应力偶效应对滑动轴承热流体动力润滑性能产生的影响。结果表明：应力偶流体明显地提高了油膜压力，降低了轴承摩擦系数，同时也使端泄流量和轴承的温度场有所改变。     

圆柱滚子轴承混合润滑状态下的超声法膜厚测量

圆柱滚子轴承由于其线接触特点被广泛应用于各类低速重载工况下的大型设备中,其运行性能和稳定性与滚子和内外圈间的接触润滑状态密切相关;基于等效刚度的超声法可用于实际工况的滚子轴承弹流润滑油膜厚度测量,但无法直接适用于低速重载工况下流体润滑和粗糙峰接触共存的混合润滑状态膜厚测量。为此,提出了一种混合润滑状态下的超声测量方法,建立了界面油膜刚度和粗糙体接触刚度的并联模型,通过引入接触系数并结合经验公式对超声法所测界面总刚度进行分解,获取混合润滑状态下的油膜刚度,进而得到更加准确的油膜厚度。将实验结果和理论结果的对比分析,验证了该模型的可行性和有效性。     

摆动工况下光干涉弹流润滑试验机的设计

 摆动是较为典型的机械运动方式,为了揭示线接触副在此运动状态下的弹流润滑问题,根据波动光学干涉原理,研发出一套摆动工况下的光干涉实验装置,开展有限长线接触弹流润滑油膜成膜机理的实验研究.初步实验表明,该实验台可以有效地工作在摆动工况下,测量滚子类线接触弹流润滑接触表面的油膜形状及其变化情况．     

混合弹流润滑下内啮合直齿轮动态特性磨损退化研究

针对现有磨损计算方法难以求解混合弹流润滑下内啮合齿轮磨损的问题,提出了黏着磨损与弹流润滑耦合的计算模型。根据弹流润滑理论计算油膜刚度,并将油膜刚度、齿面接触刚度以及承载系数结合构建了混合弹流润滑条件下的综合刚度模型以完善动力学模型。为深入分析混合弹流润滑下动态啮合力与磨损量之间的关系,将累加的磨损量作为齿侧间隙代入到动力学模型中,最终得到不同啮合次数下的动态啮合力和磨损量。考虑动态啮合力与润滑的影响能够呈现静态干摩擦中所没有的啮合动态冲击特性。计算结果表明:进入段的磨损量大于退出段的磨损量;动态啮合力会随着磨损量的增加,在进入段增大,在退出段减小;在磨损初期动态啮合力会随着磨损量增加迅速收敛;油膜刚度对动态啮合力较为敏感,而不会受初期磨损的影响;综合刚度与承载系数在初期磨损时不会变化。     

基于流固耦合的弹载电子设备瞬态热仿真分析方法

在导弹飞行过程中由于工况环境剧烈变化,其整流罩蒙皮温度和热载荷急剧变化,这将对导弹的作战性能产生重大影响。为保证弹载电子设备的设计满足精度要求,提出了一种基于流固耦合非定常数值模拟的设计计算方法。针对弹载电子设备在高速运行过程中的瞬态热载荷是一个典型流固耦合问题,通过求解流体与固体表面的热传递方程,计算获得流场内各点的能量分段函数。运用MATLAB软件计算拟合出流场每块结构微元对应的瞬态功率曲线分段函数,采用将功率曲线分段函数加载至Fluent的热仿真分析方法,直观预测整个弹载电子设备的工作温度及其环境温度的瞬态变化。通过对某型号反辐射导引头及其弹载电子设备气动加热问题进行具体计算分析,获得了该型号装备在各个时刻流场内导引头及其弹载电子设备的瞬态温度空间分布,所得结果与实际有较好的吻合度。结果表明该方法对同类电子设备的瞬态热分析和相应散热设计具有一定参考作用。