基于解析有限元的齿根裂纹时变啮合刚度计算方法

当齿轮发生故障时,时变啮合刚度的变化能够反映齿轮故障特征大小。因此,时变啮合刚度在齿轮传动过程中是一个重要的动力学参数。提出一种新的齿根裂纹啮合刚度计算方法,即解析有限元法（Analytical-finite element method,A-FM）。考虑到齿轮发生故障时,啮合刚度解析模型计算精度较低,将应力强度因子引入裂纹齿轮的啮合刚度计算过程。首先定义应力强度因子与啮合刚度之间的关系,通过建立齿轮接触模型计算裂纹尖端附近的应力强度因子,然后将计算结果替代解析模型中故障刚度部分。由于应力强度因子能够敏感地识别齿根裂纹的局部微小变化,故该方法相比于解析法具有更高的计算精度,相比于有限元法具备更快的计算效率。同时,建立6自由度动力学模型,通过对其振动响应进行分析,仿真结果验证了所提方法的可行性。     

基于有限元法的疲劳点蚀斜齿轮时变啮合刚度分析与试验研究

疲劳点蚀斜齿轮啮合刚度计算是齿轮故障动力学分析的重要基础.基于有限元的斜齿轮啮合刚度计算方法,建立了正常齿轮和疲劳点蚀齿轮的有限元模型.通过有限元模型计算,得到了齿面法向接触力和综合弹性变形量;并根据啮合刚度计算方法,得到了齿轮的单齿啮合刚度和多齿综合啮合刚度.分析不同点蚀剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度的影响得知,剥落长度和宽度对齿轮啮合刚度影响较大;而且剥落长度会影响齿轮啮合刚度的变化区域.通过疲劳点蚀试验证明,齿轮啮合刚度的减小使得齿轮振动冲击响应增大.     

短纤维增强橡胶基密封复合材料纵向拉伸模量的研究

依据混合律,建立短纤维增强橡胶基密封复合材料纵向拉伸模量的理论预测模型,研究材料纵向拉伸模量随纤维长径比、体积含量以及温度变化的规律。结果表明:理论模型预测的纵向拉伸模量与试验结果较为一致;材料纵向拉伸模量与材料的诸多组分力学性能参数、细观结构参数以及温度有关;纵向拉伸模量随短纤维平均长径比和体积含量的增加而增加,随着温度的升高而减小。     

橡胶缓冲件冲击强度与缓冲行为动力学特性研究

手持式冲击类工具缓冲件设计的核心是要同时满足寿命及缓冲性能两方面要求,以冲击动力学中的冲击刚度理论为基础,结合超弹性材料的材料特性,对典型手持工具—气动钉枪缓冲垫进行动力学特性研究。研究结果显示,动力学方法能准确描述手动工具的缓冲行为,有效解决手动工具缓冲件研发的核心问题。     

基于齿轮时变啮合过程的修形齿面设计方法研究

斜齿轮啮合过程中的理想齿面为渐开螺旋面,但在实际的服役过程中,由于齿轮受载、热变形以及支承变形等因素的影响,实际齿面与理想齿面存在一定的偏差,通常采用齿面修形的方法来减小由于位置偏差引起的齿面偏载及振动。现有的修形方式往往采用考虑载荷大小的公式法计算修形量,虽然能在一定程度上提高传动性能,但仍存在设计精度不高的问题。提出一种基于齿轮时变啮合过程的拓扑修形齿面设计方法,以此来提高齿轮副传动的啮合性能。首先,通过沿斜齿轮接触迹线划分齿面的方式对石川公式进行改进,建立斜齿轮副齿面时变刚度模型;然后,根据齿轮副的实际啮合过程建立6自由度动力学方程;最后,根据动力学方程计算的齿面综合变形量设计补偿齿面拓扑修形量,并进行了动力学仿真。通过与采用传统公式法设计的修形齿轮进行仿真对比,验证了提出方法的有效性。     

直齿锥齿轮啮合刚度计算方法研究

针对直齿锥齿轮啮合刚度的计算问题,将其齿形转换成齿宽中点处的当量直齿圆柱齿形,再把当量齿轮的轮齿简化为齿根圆上的悬臂梁,通过能量法计算分析了单齿啮合刚度;基于位移容差的原理,进一步提出了齿轮时变啮合刚度计算模型;将其与有限元计算结果对比,并分析误差来源,完成了计算方法的验证.文中提出的计算方法不仅进一步丰富和发展了齿轮...     

商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的线性静态刚度特性研究

筒式橡胶衬套是悬置系统重要的承载结构零件,其三向线性静态刚度特性直接影响着悬架的使用性能。基于某商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套,应用非线性有限元分析软件ABAQUS对橡胶衬套的径向、轴向与偏摆刚度进行计算分析,采用MTS831弹性体试验系统对样件进行了刚度试验。探讨了衬套缩颈对橡胶衬套三向线性静态刚度的影响。仿真分析结果与试验结果进行了对比,误差在允许范围内,验证了有限元分析方法在橡胶衬套开发与设计中的有效性。以上仿真计算与分析的方法对商用车驾驶室悬置系统筒式橡胶衬套的设计开发具有重要的工程指导意义。     

机器人关节裂纹传动系统机电耦合动态特性研究

服务机器人关节采用驱控一体化集成设计,并且传动系统采用小模数变位齿轮。关节频繁运动容易导致齿轮传动系统产生裂纹,裂纹引起刚度变化从而影响整个系统的动态特性。根据变位齿廓建立变位齿轮裂纹刚度计算模型,分别研究变位系数、多种裂纹形式对时变啮合刚度的影响;其次利用集中参数法构建了机器人关节机电耦合平移—扭转动力学模型,并将驱动电机的电磁特性、齿侧间隙等因素考虑入方程中;最后通过统计学分析裂纹对传动系统的影响。研究结果表明：正变位使刚度增大,负变位反之;双侧裂纹对刚度的影响明显大于单侧;随着裂纹加深,时变啮合刚度加速降低;随着传动系统级数的增加,裂纹对传动系统的影响逐渐减弱。研究结果为变位齿轮传动系统裂纹故障诊断提供理论基础。     

考虑预压量的橡胶减振件刚度特性及其对动力学性能影响

采用yeoh本构模型拟合应力-应变曲线,对橡胶节点预压量与径向及轴向刚度的关系进行了研究,并分析了刚度对动力学性能的影响.结果表明,适量的预压量既能有效满足橡胶节点各向刚度要求,又能调整橡胶节点的动力学性能,为机车车辆橡胶件的研究提供依据.     

纳米改性对短纤维橡胶基密封复合材料性能的影响

以碳纤维、短玻纤为增强纤维,采用压延成张工艺制备纳米CaCO3填充改性橡胶基密封复合材料(NAFC材料),以材料的横向抗拉强度、压缩回弹率和应力松弛率为评价指标,试验研究了纳米填充改性对NAFC材料性能的影响.结果表明,纳米填充改性可有效增强纤维、橡胶基体间的界面结合度,使材料的强度、耐温性能以及密封综合性能得到明显的提高,同时,对改善材料加工工艺性也有较好的作用.     

短玻璃纤维增强PA66的偏轴拉伸模量和强度研究

对含30%质量分数短玻璃纤维注塑增强PA66材料,按照与注塑方向成0°、30°、45°、60°和90°裁取试验件,进行偏轴拉伸试验,得到了5组试验件的载荷-位移曲线、拉伸模量和拉伸强度。应用45°偏轴拉伸测定了材料的剪切弹性模量。通过对偏轴拉伸模量和强度对比,以及应用复合材料计算剪切模量的结果对比应用各向同性计算的结果,证明了短纤维复合材料并不能当做传统各向同性材料来处理分析,是具有各向异性的材料。分析表明,连续纤维偏轴拉伸模量计算方法对于短纤维复合材料仍然适用,蔡-希尔失效判据也能较好的适用于这种材料。从试验结果和偏轴模量以及强度计算发现,60°是最差承载角。     

一种橡胶剪切阻尼器动静态力学特性实验研究

对大桥吊杆用橡胶剪切型阻尼器的静动态特性进行9组实验检测研究.研究结果表明,该类橡胶阻尼器的静态试验特性受橡胶与钢板连接方式影响,其主要原因是受橡胶黏弹性呈现出的非线性力学特性所致.因此,橡胶的厚度对拉伸或压缩位移量的响应也呈非线性关系,这种影响程度在10%左右;而动态特性试验表明,阻尼器刚度K'随橡胶长度增长而增大,...     

层间短纤维增韧复合材料层板横向裂纹扩展的试验研究

对于Zylon短纤维层间增韧层板和普通碳纤维树脂复合材料层板,利用自制小型弯曲试验器和90o铺层缺口试件进行四点弯曲和三点弯曲试验,研究和比较两种层板中基体横向裂纹的发生与扩展规律。结果表明,两种层板基体横向开裂应力基本相同,而裂纹扩展有明显差别。普通层板基体裂纹贯穿90o铺层、不稳定扩展,平均速度约为17.7m/s;而层间增韧层板发生短纤维桥联,使基体横向裂纹的不稳定扩展停止,因而层间短纤维可显著提高基体横向裂纹扩展阻力。试验应用表明,小型弯曲试验器是有效的,尤其便于在光学显微镜下进行实时细观观测。     

车用圆形支承橡胶部分承载力学性能研究

对车用圆形支承构件橡胶部分的力学性能进行研究分析,用大型非线性有限元分析软件Abaqus进行数值模拟。结果表明,支承构件的橡胶支承筋在实验中发生断裂的部位在有限元分析结果中可以看出,无论是正向加载还是反向加载,该部位的应力在整个构件中达到最大值,而且呈带状集中分布。另外,载荷方向若稍与连杆轴线偏个角度,这个最大应力集中带会发生在载荷偏向的那一个部分上,最终将导致有一个先破坏。     

热机械循环载荷下短纤维增强金属基复合材料性能分析

从复合材料内部组分的细观力学关系人手,选取代表体积元,基于Eshelby椭圆夹杂理论和瞬时体积平均的概念,通过集中张量描述纤维与基体以及纤维与纤维间的相互作用,并把在弹性范围内得到的各集中张量推广到弹塑性范围内,建立能够在弹塑性范围内分析热机械循环载荷作用下短纤维增强金属基复合材料的性质的模型。为了接近工程实际,假设纤维始终保持线弹性,对基体材料采用能反映bauschinger效应的混合硬化模型,依据基体的弹塑性状态决定复合材料整体的弹塑性状态。在塑性范围内,从各向异性的角度出发,采用增量法迭代得出每个加载步结束时复合材料整体以及各相的应力应变增量。编写控制应变和温度加载条件下,计算复合材料应力应变响应的程序,着重讨论纤维的外形、空间分布、体积百分比以及温度载荷对复合材料宏观性质的影响,并与相关的实验结果和数值结果进行比较。     

水溶性硼酸酯的摩擦学性能研究

利用四球机和环块试验机考察了一种水溶性硼酸酯在水中的摩擦学性能,并用X射线光电子能谱仪(XPS)和电子探针(EPMA)对摩擦表面进行了分析。摩擦学试验表明水溶性硼酸酯在水中具有良好的润滑性能和承载能力。表面分析证明元素S,N和B在磨斑表面分布比较均匀,且B和S元素发生了摩擦化学反应。水溶性硼酸酯的抗磨作用机理是其在摩擦过程中发生了摩擦化学反应,生成了含硼酸、三氧化二硼、有机氮、二硫化亚铁、硫酸亚铁及摩擦聚合物等的复合膜,有效地提高了水基液的减摩抗磨性能。     

水溶性硼酸酯的摩擦学性能研究

利用四球机和环块试验机考察了一种水溶性硼酸酯在水中的摩擦学性能 ,并用X射线光电子能谱仪 (XPS)和电子探针 (EPMA)对摩擦表面进行了分析。摩擦学试验表明 :水溶性硼酸酯在水中具有良好的润滑性能和承载能力。表面分析证明元素S ,N和B在磨斑表面分布比较均匀 ,且B和S元素发生了摩擦化学反应。水溶性硼酸酯的抗磨作用机理是其在摩擦过程中发生了摩擦化学反应 ,生成了含硼酸、三氧化二硼、有机氮、二硫化亚铁、硫酸亚铁及摩擦聚合物等的复合膜 ,有效地提高了水基液的减摩抗磨性能     

滚动摩擦摆线行星传动啮合特性研究

根据齿轮啮合原理,系统地分析研究了流动摩擦摆线行星传动的啮合特性。指出该传动啮合点处齿廓曲率半径的变化情况。为进一步研究传动特性及承载能力提供了理论依据。     

双相不锈钢电阻对焊接头的性能研究

对瑞典产五种双相不锈钢电阻对焊接头的抗点蚀性能和力学性能进行了试验。结果表明，双相不锈钢，尤其是超级双相不锈钢，具有优良的抗点蚀性能和力学性能。其中，含钼、氮较高的SAF2205双相钢电阻对焊接头的临界点蚀温度CPT与对应母材相比有一定程度的下降，下降范围在10 ℃以内，力学性能下降幅度也不大，表现出较好的焊接性能和焊后抗点蚀性能。超级双相钢SAF2507电阻对焊接头的CPT几乎与母材的相同，高达65~68℃，力学性能略有下降，且热影响区窄，晶粒长大倾向小，表现出极好的焊接性能和焊后抗点蚀性能。文章对电阻对焊接头性能变化的原因从化学成分和显微组织方面进行了分析。     

气油两相流流变特性的研究现状

本文把气油两相流流变特性研究中出现的各种方法系统归纳为三种基本形式。并针对每种方法的特点进行分析，进而指出该领域研究中存在的问题以及研究的发展方向。