齿面粗糙度对齿轮传动接触疲劳应力的影响

对齿面粗糙度呈余弦分布的渐开线圆柱齿轮进行热弹流润滑数值计算,分析齿面粗糙度对齿轮传动接触疲劳应力的影响。结果表明:粗糙度会使轮齿接触区次表面发生明显的应力集中,粗糙度波长愈小,应力集中愈明显,且愈贴近齿轮表面;随着粗糙度波幅的增大,平均油膜厚度单调增大,而接触区次表面主剪应力的最大值呈抛物线变化;随着粗糙度波长的增大,平均油膜厚度迅速减小而主剪应力的最大值急剧增大,但当波长增至一定值时,二者各自趋于光滑齿面接触时的相应值。     

磨粒微观滑动接触过程热效应的有限元分析

利用ANSYS有限元软件分析了磨粒与被磨损材料表面滑动接触过程中,在摩擦热和力场的耦合作用下,接触区表现出的局部温度变化、应力变化等特性。结果表明,在磨粒滑移过程中,磨粒相当于接受固定热源作用,接触区温度逐渐上升,温度存在起伏波动现象,瞬现温升最高点在磨粒接触区两侧,反映出接触状态的不连续性,接触区状态的非稳定性;被磨材料表面的各点在进入接触前、经历接触时、脱离接触时,接触区温度存在先升高再下降的变化过程,同时,接触区的应力、剪应力、接触压力也发生变化。磨粒滑动过程的热效应问题研究将有助于揭示接触过程中材料表面损伤机制。     

单层涂层最佳厚度的有限元分析

采用有限元数值计算的方法对TiN、TiC、Si3 N4及SiC四种材料的硬涂层体系表面下的应力分布进行了模拟分析。结果表明 ,对于TiN材料 ,当涂层厚度与接触半宽之比t/a <0 .3时 ,表面下的最大剪应力分布对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;t/a =0 .5时 ,涂层系统的摩擦力学性能最差。涂层厚度较薄时 ,位于赫兹接触中心附近的涂层表层上的最大剪应力要远大于基体内的最大静态剪应力 ;当t/a >0 .1时 ,涂层表面上的最大剪应力对提高轴承疲劳寿命较为有利 ;涂层材料与基体材料的弹性模量之比小于 2 .0时 ,有利于提高涂层系统的疲劳寿命     

动态—瞬态弹流润滑状态下的直齿轮表层应力分析

齿轮传动设计中,关于齿轮的接触强度,传统的表层应力计算是建立在赫兹干接触分析基础上的,这与齿轮传动的实际工况颇有差别。本文考虑了动态——瞬态弹流润滑对直齿轮表层应力的影响,经数值计算发现,与干接触情况相比,最大表层当量应力更接近表面,并向出口区偏移,且由于轮齿接触区的压力分布和剪应力分布存在二次峰,表层当量等值应力分布有明显的变化。     

磨粒磨损的磨粒接触热分析

针对磨粒磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒2种模型,利用有限元软件ANSYS分析磨粒磨损的滑动过程,探讨磨粒与磨损表面接触区內的温度变化、热应力分布及其随表层深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比分析。研究结果表明:球形磨粒模型中磨粒温度较高,接触体温度较低,磨粒与磨损表面温差较大,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散;而分形磨粒模型中接触体温度较低,磨粒温度更低,磨粒与磨损表面温差较小,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,并且应力最大值比球形磨粒模型的大。     

车轮滑动时钢轨热机耦合有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立了轮轨接触热机耦合分析的热弹性平面应变有限元模型.模型中考虑温度对材料热物理参数的影响.分析了车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨应力场分布的影响.结果表明,最大Von Mises等效应力发生在接触斑后半轴靠近接触区的边缘处,轮轨摩擦热影响区主要分布在接触表面,并随深度的增加其影响越来越小;当温升较大时,热物理参数随温度变化的影响应予以考虑;钢轨表面应力随摩擦因数和轴重增大而增大.     

磨粒磨损的接触分析

磨粒磨损作为磨损的主要类型之一,影响机械使用寿命。针对犁沟磨损机制,采用球形磨粒模型和分形磨粒模型,对于磨粒磨损的压入、滑动和压碎3个过程,利用有限元软件ANSYS,分析磨粒与磨损表面接触区的Mises应力和剪应力分布以及应力随表面深度的变化情况,并对2种模型的分析结果进行对比。研究结果表明,球形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较分散,且应力峰值较小,在相同材料和压力下磨粒和表面均未压碎;然而分形磨粒模型中,磨粒与表面接触处的Mises应力和剪应力分布比较集中,且应力峰值较大,磨粒和表面均压碎。2种模型中,采用分形方法构造的分形磨粒形状与实际情况中的磨粒形状更加相似。     

基于ABAQUS的单排四点接触回转支承接触分析

以单排四点接触回转支承为研究对象,以其在最大轴向力作用下滚球与滚道接触区应力分布与变形量为研究重点,通过赫兹接触理论求解得到其接触区接触椭圆大小、接触面最大接触应力以及接触中心变形量,利用ABAQUS有限元软件取得了与赫兹接触理论近似的结果,但有限元法得到的接触区应力分布与变形量情况更为全面。此外,有限元法还得到了滚道接触区最大等效应力的位置,该位置距离滚道表面的距离远小于回转支承制造时要求的滚道表面淬硬层深度。     

高温发汗润滑体单胞接触应力分析模型研究

采用“无限大板”中孤立小孔应力集中方法,建立了一种新的以特征参数λ表征的厚壁单胞体接触应力理论模型;以高温发汗润滑体为对象,采用该模型仿真分析了单胞体在特征参数λ≤0.4情况下的胞内应力分布状态。结果表明：随着外载荷的增大,接触半径逐渐增大,且接触区域的各向应力（绝对值）均逐渐变大;最大剪应力逐渐从胞体表面向胞体内部迁移,其y向最大应力从接触中心逐渐向孔边θ=0和θ=-π,r=r₂处转移,x向最大应力从接触中心逐渐向孔边θ=-π/2,r=r₂处转移;该应力集中区逐渐取代胞体接触表面而成为微裂纹诱发源。λ对胞体接触应力分布也有很大影响：当λ=0.4时,孔穴应力集中区与胞体接触区的y向应力差值最大;当λ=0.1时,两处的x向应力差值最大;当外载荷大于1000N时,λ=0.2的胞体内的最大剪应力具有最小值。     

摩擦因数对单排球转盘轴承接触次表层的影响

利用ABAQUS有限元软件建立单排四点接触转盘轴承球与沟道接触的局部模型,通过对比Hertz理论计算的最大接触应力验证模型的正确性,以接触次表层的正交剪应力和等效应力作为疲劳损伤的评价依据,分析不同摩擦因数对滚动接触次表层正交剪应力幅值、到沟道表面的深度以及等效应力变化的影响。结果表明:随着摩擦因数的增大,最大正交剪应力交变幅值有所增加,疲劳损伤萌生位置的深度减小,转盘轴承的寿命减小。     

润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命影响的研究

通过热弹流润滑数值计算,分析了润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命的影响。研究结果表明：就齿轮润滑而言,并非润滑油粘度越高齿轮疲劳寿命就越长;当粘度超过某一临界值时,疲劳寿命随粘度增加反而降低。同时还指出齿面压力分布中的第二压力峰是个相当重要的参数,它对轮齿接触区次表面应力分布影响较大。     

常见齿轮过渡曲线对应齿轮弯曲应力的比较分析

为了全面而深刻地了解齿轮过渡曲线,延长齿轮的工作寿命,从齿轮加工刀具入手对常见齿轮过渡曲线对应的齿轮弯曲应力进行了有限元分析,并将常规齿轮弯曲应力计算中的齿轮单对齿啮合区上界点引入到有限元载荷计算中,以提高有限元计算精度,最后将有限元计算的齿轮最大弯曲应力点与齿轮危险截面弦齿厚进行了对比,以验证结果的正确性。研究表明,应用齿轮过渡曲线设计方法所生成的齿轮,不但使齿形描述方便,而且使弯曲应力的分析更加准确。     

The subsurface stress field caused by both normal loading and tangential loading

The subsurface stress field caused by both normal loads and tangential loads has been evaluated using the rectangular patch solution. The effect of tangential loading on the subsurface stress field has been investigated in detail for both the cylinder-on-cylinder contact and a spur gear teeth contact. For the cylinder-on-cylinder contact, the subsurface stress fields are moved more to the direction of tangential loads and the positions where the maximum stress occur are getting closer to the surface with the increasing tangential loads. The subsurface stress fields of the gear teeth contact are expanded more widely to the direction of tangential loads with the increasing tangential loads. The friction coefficient of a gear teeth contact is low because they are operated in a lubricated condition, and therefore surface tractions in the EHL condition hardly affect on the subsurface stress field.     

带式啮合介质齿轮传动接触强度研究

基于Merritt理论,建立了带式啮合介质齿轮传动的简化接触模型,为这种传动金属轮齿与非金属带构成的摩擦副之间的摩擦特性与润滑机理研究奠定了基础。运用接触有限元法,与同参数同工况的普通渐开线齿轮的最大接触应力进行对比,结果表明：由于柔性介质带的存在,带式啮合介质齿轮的接触应力降低。利用有限元方法分析介质带性能参数对齿轮传动性能的影响,结果表明：介质带材料的弹性模量是影响该传动接触强度的主要因素。     

斜齿轮与斜齿轮轴的三维参数化建模及其接触分析研究

介绍了在SolidWorks环境下用Visual C 编程实现伴齿轮和斜齿轮轴三维参数化建模的方法,并用CosmosWorks对斜齿轮和斜齿轮轴的啮合模型作接触应力分析研究。     

齿面摩擦力对齿轮接触应力的影响

渐开线齿轮接触疲劳强度设计中忽略了齿面摩擦力的影响。对此 ,众多学者看法不一 ,有的认为齿面摩擦力影响甚微 ,可以忽略 ;而另一些人则指出其影响明显 ,不可不计。文中通过 6组滚子疲劳试验得出 ,齿面摩擦力的影响能否被忽略与齿轮的转速、功率、材质、齿数、模数及润滑剂的黏度等因素有关 ,而这些因素可用一个无量纲参数S来表示。S存在两个临界点S1 和S2 。当S S2 时 ,摩擦力影响较小 ,可以忽略不计 ;当S1 相似文献   

渐开线斜齿轮的接触分析

建立斜齿轮接触的有限元模型,基于非线性接触算法对斜齿轮进行有限元分析,得到斜齿轮的齿根弯曲应力和啮合齿面的接触应力结果,在此基础上,将仿真与传统理论计算结果进行比较,结果表明,利用有限元法分析齿轮接触问题是可行的.     

基于真实粗糙齿面的齿轮传动接触应力分析

现行齿轮传动接触疲劳强度的设计基础是仅适用于一对光滑表面之间干接触的赫兹理论,这显然与齿轮传动实际状况有一定差异。为获得齿轮传动实际状况的齿面压力分布、油膜厚度及轮齿接触区次表面的应力分布,基于实测所得的表面粗糙度数据,采用有限元法对重载齿轮传动进行混合弹流润滑数值分析。结果表明:粗糙齿面接触时的齿面压力分布及轮齿接触区次表面应力分布均明显相异于赫兹分布或基于光滑齿面全膜弹流润滑计算所得的相应分布;齿面粗糙峰谷的存在会使齿面接触应力比赫兹接触应力增大25%左右,且齿面平均油膜厚度的最小值及接触应力的最大值均发生在啮入点而非节点。因此,现行的以赫兹应力为基础、以节点参数为依据进行齿轮传动接触强度设计的做法有失科学性和安全性。     

双圆弧齿轮齿腰曲率半径对齿腰应力的影响

基于任意转角位置的双圆弧齿轮齿廓数学模型,构建了双圆弧齿轮齿腰过渡曲线曲率半径的计算数学模型,提出了齿腰任一点局部应力的折截面法计算数学模型,验证了两数学模型的准确性,并应用这两个数学模型分析讨论了不同参数条件下曲率半径对齿腰应力的影响。其分析结果将为双圆弧齿轮设计、参数优化选择等提供参考依据。     

Analysis of rough line contacts operating under mixed elastohydrodynamic lubrication conditions

Heavily loaded machine elements, such as gears, usually operate in the mixed lubrication regime. Surface roughness has a significant effect on the pressure distribution, the subsurface stress field, and the friction coefficient. Based on the superposition of a dry rough and a fully flooded smooth contact, a mixed lubrication model has been developed. The roughness profile is assumed to be known. Surface deformation is calculated by taking into account the pressure distribution that is built up by asperity contacts, asperity interactions, and lubricant flow. Thermal and sliding effects are incorporated into the analysis. Non‐Newtonian lubricant behaviour is considered by using a power‐law rheological model. The pressure distribution, subsurface stress field, and friction coefficient were calculated from the model at several points along the contact path for an FZG type C gear pair. It was shown that a significant part of the load is carried by the contacting asperities. The position of the maximum shear stress is very close to the surface.