仿生齿轮抗接触疲劳性能的试验研究

为了提高传动齿轮的抗接触疲劳性能,依据生物耦合耐磨原理,模仿潮间带贝类体表设计了9种条纹状组织非光滑仿生表面形态和软硬相间结构,利用激光微区处理技术进行了仿生抗接触疲劳圆柱滚子试件的制备。利用仿生圆柱滚子试件对滚模拟了齿轮副的啮合传动,通过正交试验及其优化方法优选出适合的仿生表面制备工艺参数和形态分布参数,从而制备出具有良好环境适应性和实用性的仿生齿轮。经啮合传动试验表明,仿生齿轮的抗接触疲劳性能较普通齿轮提高20%以上,表面润滑条件改善、碎屑有效收集、散热面积增大、裂纹传播阻断等综合作用是仿生齿轮抗接触疲劳性能提高的主要原因。     

仿生表面形态对齿轮动力学性能的影响

为了实现齿轮的参数化建模,在Pro/e中建立渐开线直齿圆柱齿轮轮齿模型,以工程仿生学和有限元理论为基础,运用MSC.Nastran对普通齿轮和仿生表面形态齿轮进行了瞬态频率响应分析,并通过激光雕刻技术将仿生表面形态加工在齿面上,进行实际的台架试验.试验和有限元模拟结果表明:在相同的内部激励作用下,普通齿轮和仿生表面形态齿轮的响应情况不同,其中仿生表面形态齿轮的形变量最小,可以有效地改善齿轮的动力学特性,提高齿轮的可靠性.     

仿生表面形态齿轮的模态分析

在Pro/E中建立了高精度的参数化渐开线直齿圆柱齿轮模型,以工程仿生学和有限元理论为基础,运用MSC.Nastran分析了仿生表面形态齿轮的动力学性能。通过对普通齿轮和仿生表面形态齿轮进行模态分析,分别计算出了其前10阶固有频率和振型。结果表明,与普通齿轮相比,仿生表面形态齿轮各阶最大振幅更小,其固有频率明显降低,且趋势更为平稳,有效地改善了齿轮的动态特性,提高了齿轮的可靠性。     

齿面残余应力对齿轮轮齿弯曲疲劳寿命的影响分析

为了研究残余压应力对齿轮轮齿弯曲强度及疲劳寿命的影响,以ANSYS有限元软件为工具,分层建立轮齿表层,对各深度层施加不同预应力来模拟渗碳淬火齿轮的残余压应力,并对存在和不存在残余压应力的齿轮分别进行了弯曲强度和弯曲疲劳寿命分析,得到存在及不存在残余压应力的齿轮最大拉应力分别为567 MPa和650 MPa。结果分析表明,残余压应力可使齿轮抗弯曲疲劳性能得到较大提高。     

仿生注射器针头减阻试验研究

根据蚊子等昆虫刺吸式口器的结构形态,采用激光雕刻与辊压成型等表面加工技术对普通注射器针头进行了仿生非光滑表面结构形态的加工。运用试验优化技术,找出了针头表面几何非光滑结构单元形态、结构单元深度、间距及直径(宽度)对注射时针头壁与皮肤间摩擦阻力的影响规律,分析了影响因素的主次和最优水平。结果表明,合理的仿生结构单元形态和分布可使仿生注射器针头减阻率达44.5%。该研究成果为仿生无痛注射器研究及其实际应用提供了理论基础。     

WP—1型中等模数齿轮单齿弯曲疲劳试验台的研制

为了适应园弧齿线齿轮弯曲疲劳强度试验的需要而研制单齿弯曲疲劳试验台。本文通过研制工作,初步分析了现有齿轮弯曲疲劳试验及其试验装置存在的主要问題,提出了预加载荷和脉动载荷分别加载的机构,以解决试验条件应符合于齿轮啮合时脉动载荷的特点,并对载荷的调正与控制、齿面压点的控制、断齿时间的控制以及记数及其显示等问題提出了方案。本试验台与同类型脉动加载试验台相比,具有体积小、重量輕、试验效率较高等特点。其试验结果符合于一般齿轮弯曲疲劳试验曲线的规律,其置信度可大于95％。     

仿生非光滑表面在混合润滑状态下的摩擦性能

模仿蚯蚓的非光滑表面形态及其分泌体表液的摩擦行为和作用,利用摩擦试验台对模拟蚯蚓体表形态的凹坑、导角通孔、通孔三种仿生非光滑表面形态进行了滴油混合润滑摩擦试验。试验结果表明,在混合润滑情况下,接近蚯蚓背孔的通孔形仿生非光滑表面结构具有优良的减阻、耐磨效应,并从非光滑形态对润滑状态影响规律及对摩擦界面材料特性影响规律探讨了仿生非光滑形态对摩擦性能的影响机理。     

仿生注射器针头减阻试验研究

根据蚊子等昆虫刺吸式口器的结构形态,采用激光雕刻与辊压成型等表面加工技术对普通注射器针头进行了仿生非光滑表面结构形态的加工。运用试验优化技术,找出了针头表面几何非光滑结构单元形态、结构单元深度、间距及直径（宽度）对注射时针头壁与皮肤间摩擦阻力的影响规律,分析了影响因素的主次和最优水平。结果表明,合理的仿生结构单元形态和分布可使仿生注射器针头减阻率达44．5％。该研究成果为仿生无痛注射器研究及其实际应用提供了理论基础。     

T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响

为研究T形板肋对预制带肋底板混凝土叠合板弯曲疲劳性能的影响,对3块T形肋底板叠合板和1块整浇板进行弯曲疲劳性能对比试验,主要考察T形板肋与疲劳荷载幅值对试件疲劳破坏形态及疲劳损伤程度的影响,得到了在不同疲劳循环加载次数下的跨中动位移、混凝土应变、预应力筋应变、残余变形等,分析了在不同疲劳循环加载次数下的刚度退化情况、荷载-应变分布规律、裂缝分布规律及剩余承载力等。研究结果表明,经历200万次疲劳循环加载后,T形肋底板叠合板无明显的刚度和强度退化,增设T形板肋的叠合板能达到与整浇板相同的弯曲疲劳性能;T形肋底板叠合板正截面弯曲疲劳强度计算可采用普通预应力混凝土受弯构件正截面疲劳应力验算的4个假定,最终以此建立了其正截面弯曲疲劳强度验算方法。     

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。     

两种标准直齿圆柱齿轮传动设计方法的比较

列举了两种齿轮传动设计方法,一种是先按齿面接触疲劳强度设计,再校核齿根弯曲疲劳强度的方法;一种是分别按齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度进行计算的方法.并对两种设计方法所得齿轮的几何尺寸进行了比较.     

高重合度直齿渐开线圆柱齿轮传动承载能力与优化设计研究

本文系统地研究了高重合度齿轮齿副的变形与刚度、同时啮合齿对之间的载荷分配、胶合承载能力、弯曲强度、接触强度、参数优化设计.     

井下专用行星减速器中心齿轮有限元分析

利用三维机械设计软件SolidWorks和大型工程分析软件ANSYS，基于行星齿轮啮合原理，建立了具有精确齿廓曲线的直齿圆柱齿轮模型，分析了潜油行星减速器中最薄弱的中心轮应力一应变分布状况，给出了渐开线直齿圆柱齿轮齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度设计校核的有效计算方法，为潜油专用行星减速器可靠性优化设计提供了理论依据．     

利用有限元法对斜齿轮弯曲疲劳强度进行研究的可行性分析

我国的斜齿轮研究如果仍采用国家标准所提供的数据,存在一定的风险,所以对国产斜齿轮进行疲劳强度研究是非常必要的.结合齿轮弯曲疲劳的试验,利用MATLAB和MSC软件对斜齿轮的弯曲疲劳强度的研究是可行的.     

基于啮合效率下斜齿圆柱齿轮设计参数的选择

斜齿轮因具有传动平稳和承载能力高等优点而被广泛用于高速、重载传动中。目前对于斜齿轮的设计多以满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力为准则,未考虑设计参数对啮合效率的影响,易造成能源浪费和经济损失。在影响齿轮啮合效率的因素中,滑动摩擦功率损失占主要地位。因此,本文从计算斜齿轮滑动摩擦功率损失入手,通过计算啮合点处的滑动摩擦功率损失并沿啮合线积分,得到斜齿轮啮合效率的表达式,从中揭示出设计参数对啮合效率的影响规律,进而提出在满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力的前提下斜齿轮设计参数的选择原则。     

航空齿轮疲劳强度的可靠性

采用成组试验法，对４０副航空用１６ＮＣＤ１３钢渗碳淬火齿轮进行齿面疲劳强度试验研究，分别在４个应力水平上取得了齿面出现点蚀时和点蚀达到失效判据时的疲劳寿命样本。经统计分析，判明了疲劳寿命的分布规律并对分布参数进行了估计。在此基础上拟合出了置信度为９５％、可靠度为９９．９９％的齿面接触疲劳极限应力值，为这种齿轮的可靠性设计和寿命预测提供了基础数据。     

汽车变速箱齿轮副的多目标离散优化

本文针对汽车变速箱的工作特点，采用逐档、分步的优化方案。建立模型时，以体积（重量）、强度、中间轴轴向力平衡为目标函数，其中强度分目标中又包括：弯曲疲劳强度、接触疲劳强度、磨损目标三个分项。优化时根据各档工作时的承载特点，用调整权系数的办法实现齿轮副的综合性能最优。全部优化变量均为离散型变量。优化方法采用离散变量的直接搜索方法ＭＤＯＤ。以ＥＱ１４０五档变速箱的参数为算例，进行对比分析，取得了令人满意的结果。     

圆弧齿线圆柱齿轮弯曲失效试验研究

本文通过6对齿轮试件的弯曲疲劳运转试验,分析了圆弧齿线圆柱齿轮几种典型的弯曲失效形式,断齿失效机理及不同因素对轮齿弯曲强度的影响,并提出了提高该齿轮承载能力的措施。     

面向制造的弧齿圆柱齿轮建模及强度分析

在分析弧齿圆柱齿轮加工原理和数学建模的基础上,提出一种面向制造的弧齿圆柱齿轮建模新方法,解决长期以来弧齿圆柱齿轮3维造型和实际加工不一致的问题,保证后续分析、加工等工序的正确性。基于UG的二次开发,采用齿坯滚动进给、刀具旋转切削的方法,实现面向制造的弧齿圆柱齿轮的3维造型和快速原型制造,在此基础上深入分析刀具半径对弧齿圆柱齿轮的接触应力分布的影响,得出不同曲率下齿轮强度的变化规律。有限元分析结果表明同等条件下弧齿圆柱齿轮的接触强度较直齿轮有显著提高,其最大齿根应力仅为直齿圆柱齿轮的27%,弧齿圆柱齿轮齿根应力与弧齿线半径有明显的关系。此方法为弧齿圆柱齿轮在高速重载等工况下的工业应用提供理论依据和工程应用价值。     

大塑料齿轮传动能力和成型品质的研究

建立了大齿轮的三维模型,依据预测的塑料齿轮的传递数据,利用路易斯公式和有限元软件ANSYS证明了POM和PA66塑料齿轮的弯曲应力和屈服强度都能满足动力传递的要求,并通过比较在不同模具结构下成型塑料齿轮的品质,得出了四浇口模具方案比较适合两种材料大齿轮的成型.