双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响研究

针对双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性影响的问题,根据双渐开线齿轮齿廓啮合特点及弹流润滑理论,推导出了双渐开线齿轮接触线长度及当量曲率半径计算公式。建立了双渐开线齿轮弹流润滑模型,研究了双渐开线齿轮分阶参数对弹流润滑特性的影响;通过数值计算,得出了最小油膜厚度及摩擦系数在啮合周期内的分布情况。研究结果表明:采用该模型得出的最小油膜厚度与已有算例及经验公式得出的数值结果偏差较小;与双渐开线齿轮齿腰高度系数相比,齿腰切向变位系数对最小油膜厚度的影响较小,最小油膜厚度随高度系数的增大而减小;摩擦系数随齿腰高度系数的增大而增大,随齿腰切向变位系数的增大而减小。     

含摩擦的汇流传动齿轮非线性动力学分析

针对齿轮系统运行过程中具有非线性动力学特性，为研究齿面摩擦因数对系统动力学的影响，建立了一种考虑齿侧间隙，齿面摩擦力和时变啮合刚度等因素的三齿轮扭转振动模型。分析了布局参数对齿面摩擦力和时变啮合刚度的影响，研究了不同摩擦因数对系统动态响应的影响以及有无摩擦因数对系统混沌运动的影响，通过幅频曲线研究了系统的跳跃滞后现象和齿轮碰撞运动并分析了摩擦因数对它们的影响。结果表明，随着摩擦因数的变化，系统表现出同周期运动并存、不同周期并存和混沌等动力学现象，摩擦能导致混沌运动和跳跃现象提前并加大齿轮之间的碰撞运动。该结果可为汇流传动齿轮系统的非线性动态设计提供准确合理的理论参考。     

胶印机滚筒齿轮接触有限元分析

通过Pro／E软件建立对开胶印机橡皮滚筒和压印滚筒齿轮模型,导入到ANSYS中进行分析,得出齿轮啮合存在干涉和应力集中现象,需要对齿轮进行修形。然后又分析了摩擦力对齿轮接触应力的影响,设置10个不同摩擦系数,对同一模型进行齿轮的接触有限元分析,通过分析结果得出摩擦力对齿轮接触的影响,结果表明齿轮的接触应力随着摩擦系数的增大有增大的趋势,当啮合齿轮没有摩擦力时,轮齿的最大接触应力最小。研究结果显示,摩擦对齿轮接触的影响不可忽视。     

渐开线斜齿轮传动摩擦动力学耦合研究

综合考虑时变啮合刚度、轴承刚度以及摩擦力等对动力学行为的影响,基于载荷分担理论和动力学、弹流润滑理论,建立12自由度斜齿轮摩擦动力学模型。采用解耦方法求解该摩擦动力学模型,将动力学求解获得的动态轮齿作用力用于润滑分析中,而润滑分析获得的摩擦因数再次用于动力学分析计算中。通过实例研究了齿面摩擦学特性和动力学行为以及两者之间的耦合关系。研究表明:考虑耦合效应后的斜齿轮动态响应与定摩擦因数下的动态响应相比有较大不同,且时变摩擦力对垂直于啮合线方向的动态响应影响尤为显著;动态载荷等对斜齿轮润滑特性影响较大,转速接近共振转速时,动态载荷作用下的油膜厚度、油膜承载比例、油膜温升和摩擦因数分布规律与幅值与稳态载荷相比差异明显。动态载荷对斜齿轮润滑特性以及时变滑动摩擦力对动态响应的影响不可忽略。     

不同工况条件对直齿轮副弹流润滑特性的影响研究

根据弹流润滑理论与渐开线直齿轮齿廓啮合特点,建立非牛顿流体直齿轮副弹流润滑模型,采用数值方法求解不同工况条件对油膜压力、油膜厚度分布及啮合周期内摩擦因数的影响。研究表明,转速、输入转矩及润滑油粘度产生变化,均会影响油膜压力及膜厚分布,最终导致啮合周期内摩擦因数发生变化,且摩擦因数在靠近节点处达到最小值。     

考虑摩擦动力学特性的TI环面蜗杆传动弹流润滑分析

综合考虑时变啮合刚度、传递误差和粗糙峰摩擦因数的影响,基于载荷分担理论和动力学理论建立了TI环面蜗杆传动副简易动力学模型,将摩擦动力学特性考虑到线接触弹流润滑理论(EHL)中,求解获得啮合周期内轮齿的啮合力与摩擦力变化趋势,绘制了不同参数下油膜压力和油膜厚度的分布情况。计算结果表明,低速时,啮入端的轮齿啮合力和摩擦力均大于高速时的啮合力和摩擦力;螺旋角增大,啮入端和啮出端的轮齿啮合力都明显增大;轮齿摩擦力随转速变化较小。最大摩擦力值降低,可提高蜗轮副传动寿命;轮齿啮合刚度对油膜压力和油膜厚度的影响最大,轮齿啮合力和粗糙峰摩擦因数影响较小。     

汽车差速器锥齿轮差速工况下的润滑特性研究

为了研究差速器锥齿轮摩擦和磨损机制,基于弹性流体动力润滑理论,建立直齿锥齿轮无限长时变弹性流体动力润滑模型,研究行星齿轮分别与左右半轴齿轮啮合时的润滑状况,计算差速工况行星齿轮时变效应下的油膜压力和油膜厚度;研究差速工况下左右半轴齿轮的润滑状况,分别比较左右半轴齿轮同行星齿轮啮合时的润滑特性;研究曲线行驶路段复杂变工况下行星齿轮的润滑状况。结果表明:差速工况下行星齿轮啮合周期内的膜厚变小,且行星齿轮与半轴齿轮的相对滑动加剧;行星齿轮同左右半轴齿轮啮合时的润滑特性不同,左转弯工况时,左半轴齿轮同行星齿轮啮合时的最大压力较大,右半轴齿轮同行星齿轮啮合时的最小油膜厚度较大;曲线行驶变工况下行星齿轮润滑特性也不同,左转弯工况向右转弯工况过渡时的压力减小,膜厚增大。     

渐开线齿轮热弹性流体动力润滑分析

本文考虑流体的可压缩性和齿轮传动重合度对轮齿载荷的影响，采用完全数值法对渐开线直齿轮进行了热弹流分析，获得了两齿轮在啮合线不同点处的油膜压力分布、油膜形状、温度分布、摩擦系数以及沿整个啮合过程的最小油膜厚度。     

基于摩擦学带沟槽滑块的摩擦系数试验研究

根据摩擦学原理,针对往复式滑块运动特点,设计了一种带沟槽滑块,并进行了理论计算,得出了油膜厚度方程和油膜压力方程。通过对其摩擦系数试验研究,表明该结构能够使滑块在运动过程中得到良好的润滑,在一定程度上解决了摩擦副之间的摩擦、磨损问题。     

热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响

为探讨热流固耦合下柱塞泵配流副参数对摩擦性能的影响,建立配流副的润滑模型,采用有限差分法对雷诺方程、能量方程和弹性变形方程进行求解,考虑黏度-温度、黏度-压力的关系,利用松弛迭代法求得热流固耦合下油膜压力、弹性变形与油膜温度分布的数值解,并运用MATLAB得到油膜压力、弹性变形、油膜温度分布云图;分析配流副参数对油膜承载力、摩擦力、摩擦转矩和摩擦因数的影响。结果表明：缸体倾斜角度和初始油膜厚度对油膜承载力的影响较大,增大缸体倾斜角度和减小初始油膜厚度,可提高油膜承载能力;减小润滑油黏度、增大初始油膜厚度能有效降低润滑摩擦过程中的摩擦力和摩擦因数。     

WN齿轮传动弹流润滑及接触摩擦效率研究

应用WN齿轮接触摩擦与弹流润滑机制结合的方法进行效率分析.依据WN齿轮副啮合原理,创建该齿轮动力润滑与混合摩擦分析模型,分析了啮合中载荷与弹性接触对油膜厚度的影响,探讨油膜形成机制和承载特性;通过啮合过程中的接触摩擦分析,推导出WN齿轮啮合时动力传动效率计算新方程;分析齿轮运转速度、负载及润滑等对传动效率的影响.结果表明:在高速下WN齿轮的传动效率高于渐开线齿轮而在低速下却相反;旋转速度对传动效率的影响要比载荷的影响更大.通过实例计算和试验分析验证了本方法的有效性.     

考虑变工况冲击的齿轮动态啮合力分析

为研究变工况冲击对齿轮传动系统动特性影响,基于弹塑性接触理论,给出一种可以考虑变工况冲击、啮入冲击、节点冲击的齿轮接触碰撞力参数预估算法,并结合多体动力学软件建立柔性齿轮传动系统动力学模型。该模型和算法可用于大接触变形和承受频繁冲击齿轮传动系统稳态和瞬态动特性分析。研究表明:与啮入冲击导致的稳态动态啮合力相比,变工况冲击引起的瞬态动态啮合力具有幅值大、冲击时间短等特点;在不同工况下,啮入冲击会引起不同周期的齿轮动态啮合力波动;滑动摩擦系数对齿轮切向摩擦力的节点冲击影响更大。研究结果对齿轮的接触碰撞力参数预估及全面认识齿轮传动系统瞬态动特性等研究具有积极的意义。     

高速、高精度数控伺服工作台摩擦误差的研究

建立了一种考虑摩擦影响的PID控制下的高速、高精度进给伺服工作台的数学模型。伺服机构中的摩擦力是采用一种“两维混合摩擦模型”来描述的。该模型可以根据滑动速度、表面接触物体的油膜厚度等计算摩擦力。通过数值仿真与实际测量 ,在大范围的工况下 ,研究了圆运动过象限时出现凸起的误差现象。通过计算与试验结果的比较 ,证明了提出的考虑摩擦影响的数学模型能够精确地模拟PID控制下的高速、高精度进给伺服工作台的动力学过程 ,能够正确地预测进给运动过程中摩擦误差大小及特征。     

A non-Newtonian model based on Ree-Eyring theory and surface effect to predict friction in elastohydrodynamic lubrication

The traction behaviour of various lubricants is investigated in elastohydrodynamic regime using a tribometre that simultaneously allows the contact visualization and the friction measurement under controlled contact kinematics. First, the film formation capability is determined: although the base oil and the polymer, via their viscosity, govern the film thickness in EHL regime, the additives control the existence of a boundary film at low entrainment speed. Second, the relative role of the additives and of the base oil on the frictional behaviour is studied for various experimental conditions: this clearly demonstrates that the piezo-viscous response of the lubricant controls the Newtonian/non-Newtonian transition and the friction level. The role of thermal effects is discussed. A strong influence of the entrainment speed, over the frictional response is unexpectedly observed, even in full film regime. A rheological model based on Ree-Eyring theory supposing a heterogeneous flow due to adsorbed surface layers, is proposed to discuss the organization of the molecules within the contact and its effect on the frictional response of the contact.     

Friction and Wear Transitions in Carbons (Temperature and Stress Analysis)

In this paper, the friction and wear behavior of a carbon composite is studied. Friction tests were performed under constant friction mode. The power inputs were increased gradually to study their effects on friction transition at ambient air environment. Friction surfaces were examined using various macro and nanoscopic techniques to understand the evolution of friction transition. Structural changes of friction film have been observed from graphitic allotropic form to amorphous type structure. This sudden change leads to an increase of the coefficient of friction. It seems that the inter-laminar shearing, disruption of the film and sample cracking might cause the friction transition. Analysis from stress field simulation shows that cracks were more likely to occur at the trailing edge of the sample at the end of transition. This study shows that any type of failure (mechanical or thermal fatigue) of the friction film or bulk material is sufficient to generate friction and wear instabilities.     

Possibility of slip in hydrodynamic oil films under sliding contact conditions

In hydrodynamic lubrication theory, the oil film thickness build‐up increases with increasing sliding speed or oil viscosity, and the viscous resistance or shear stress also increases, both without limit. The entraining force forming the oil film is given by the moving surfaces, or by the adhesive force of the oil molecules on the rubbing surfaces and the interaction force between them. Therefore, the maximum friction force and maximum oil film thickness will be limited by the operating conditions, such as oil properties, rubbing materials, sliding speed, and load. In this study, friction tests were conducted using a plate‐on‐cylinder sliding contact apparatus. It was found that a critical shear stress existed, above which the friction force and oil thickness decreased from theoretical values. Slip in an oil film seems to occur when the theoretical shear stress exceeds the critical value of the oil, according to test conditions. The occurrence of slip in an oil film is responsible for the reduction in the oil film and friction force from theoretical values, leading to the lower‐viscosity components of the oil selectively passing through the conjunction zone.     

直齿轮传动非牛顿流体瞬态弹流润滑研究

综合考虑润滑流体的非牛顿特性以及齿轮传动的瞬态效应，采用Bair-Winer粘塑模型推导了非牛顿流体雷诺方程，建立了非牛顿流体瞬态弹流润滑模型；进行直齿轮传动非牛顿流体弹流润滑数值分析，获得了齿轮传动沿啮合线的油膜压力、油膜形状以及摩擦因数的分布。结果表明：在非牛顿流体工况下，油膜厚度、油膜压力以及轮齿表面摩擦因数均有所降低,因此在齿轮弹流润滑研究中应考虑流体的非牛顿特性的影响。     

渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑分析

考虑了瞬态效应、轮齿表面油膜温度场和轮齿表面纵向粗糙度等因素,对渐开线直齿圆柱齿轮的弹流润滑问题进行研究。载荷由双齿或单齿承担,根据实际载荷谱简化的轮齿载荷曲线,利用压力求解的多重网格法和弹性变形求解的多重网格积分法以及温度求解的逐列扫描技术,得到渐开线直齿轮瞬态微观热弹流润滑问题的完全数值解,讨论了轮齿间油膜的厚度、压力、温度沿啮合线的变化规律。数值计算结果表明,齿轮表面纵向粗糙度对轮齿间油膜的压力、膜厚、温升都有较大影响。考虑轮齿表面粗糙度后,油膜压力和温升明显增大,并随压力的增加而影响越来越显著,粗糙峰使油膜压力分布和温度分布产生振荡,轮齿表面的粗糙峰对摩擦因数影响较小,摩擦因数和最高温升在节点两侧最大。     

渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑分析

应用多重网格技术,不考虑轮齿表面粗糙度的影响,假设润滑剂为牛顿流体,考虑齿轮重合度对轮齿载荷的影响,根据实际轮齿载荷谱简化的轮齿载荷函数,求得了渐开线直齿圆柱齿轮非稳态热弹流润滑问题的完全数值解。结果表明,考虑油膜温升后,温度对轮齿啮入和啮出点的油膜厚度有显著影响。齿轮啮合过程中的最大油膜压力、最高油膜温升和轮齿间摩擦因数最大值都发生在啮合节点附近。在传动比大于1时,齿轮啮合过程中的最小油膜厚度通常在轮齿的初始啮入点。两轮齿间的油膜温升和摩擦因数受滑滚比、卷吸速度和载荷的影响。