一种弧齿锥齿轮安装误差变动范围的确定方法

提出一种接触印痕位置参数分析法,用于确定弧齿锥齿轮安装误差的可变动范围。根据设计要求的啮合性能,采用局部综合法,设计弧齿锥齿轮加工参数,得到弧齿锥齿轮副齿面。在齿面参考点处的压入深度为0.006 35 mm的条件下,计算小轮驱动力矩。在此力矩作用下,进行安装误差状态下的轮齿加载接触分析(Loaded tooth contact analysis,LTCA),获得描述承载齿面接触印痕的位置参数。以接触印痕边界点到齿面边界的距离为设计目标,分别以不同类型的单因素安装误差为设计变量,采用优化设计方法确定接触印痕在齿面有效边界内变动时,对应的安装误差的变动范围。以某航空发动机附件传动系统中的弧齿锥齿轮为对象,依据上述方法,确定出不同类型安装误差的可变动范围,验证上述方法的有效性。所提出的方法为合理确定弧齿锥齿轮副安装误差的变动范围提供一种参考。     

弧齿锥齿轮大重合度设计及啮合性能对比

为了改善弧齿锥齿轮啮合性能,提出了一种接触路径沿齿长方向的大重合度设计新方法.预置弧齿锥齿轮副的设计重合度和传动误差幅值及对称性,通过迭代优化局部综合参数,获得内对角和沿齿长的大重合度齿面印痕.借助齿面接触分析和轮齿承载接触分析,进行了两种大重合度设计在轮齿强度和承载传动误差上的比较.算例表明,接触路径沿齿长方向的大重...     

航空弧齿锥齿轮低敏感度齿面优化设计

为了降低弧齿锥齿轮的齿面接触印痕关于安装距偏差（又称安装误差）的敏感度，需要开展某航空弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计。在轮齿承载接触分析（Loaded tooth contact analysis,LTCA）技术中，引入齿轮副的安装误差，形成了计及安装误差的轮齿接触分析（Error loaded tooth contact analysis,ELTCA）方法，基于ELTCA建立了齿面接触印痕与安装误差间的内在关系；借助接触印痕的量化描述，获得了齿面接触印痕关于安装误差的敏感度矩阵；基于局部综合法建立敏感度关于齿面接触参数的优化设计目标函数，形成弧齿锥齿轮的低敏感度齿面优化设计模型；采用神经网络与遗传算法进行求解，获得了低敏感度齿面的切齿参数；算例结果表明，优化后的齿面接触印痕关于安装误差的敏感度较优化前降低了78.87%。     

航空弧齿锥齿轮接触印痕主动设计与试验验证

以某航空发动机弧齿锥齿轮箱为研究对象,提出了一套锥齿轮接触印痕主动设计的方法。首先,基于弧齿锥齿轮宏观参数和GEMS软件,进行齿面设计,得到齿轮副精确齿面;其次,考虑传动系统受载变形、轴承游隙和加工误差等因素的影响,建立弧齿锥齿轮系统级接触印痕仿真分析模型,得到锥齿轮在工作状态下的接触印痕和振动响应;然后,将上述设计齿面应用于加工,设计试验,将试验得到的接触印痕和振动响应分析结果与理论分析进行对比,验证了仿真分析模型的可靠性;最后,基于该仿真分析模型对上述齿面进行接触印痕优化设计,得到了满足强度和动态性能要求的齿面,形成了弧齿锥齿轮接触印痕主动设计方法。     

弧齿锥齿轮小轮加工参数的分析与设计

在局部综合法的基础上提出了将小轮加工参数——垂直轮位作为一个自由设计变量，并控制其变化范围在机床调整范围内，由此计算其他调整参数。为了控制弧齿锥齿轮啮合的传动误差的幅值和齿面接触迹线为直线，结合齿接触分析方法采用改进的遗传算法对垂直轮位、传动比函数的一阶导数、小轮加工的二阶、三阶滚比等可控参数进行优化，从而保证小轮齿面与大轮齿面啮合时传动误差的幅值、对称度、接触迹线的直线度及方向满足预定的设计要求。     

轮齿接触分析的分解算法与试验验证

目前广泛采用的轮齿接触分析算法需要分别建立齿面接触和边缘接触分析数学模型;确定瞬时啮合点需要求解含5个非线性方程的方程组,计算量大、求解性差。基于此,提出了轮齿接触分析新算法——分解算法,建立了统一的齿面接触和边缘接触分析数学模型,求解非线性方程的个数减少为2个,算法简单、有效,适用于各种齿轮副的性能分析。以弧齿锥齿轮副为例,分解算法与Gleason软件的齿面接触、传统算法的边缘接触分析结果对比表明:齿面印痕一致,传动误差在啮合转换点处幅值仅相差0.29″;边缘接触印痕有少许差异。磨削加工的弧齿锥齿轮副在滚检机上滚检,滚检印痕验证了新算法的正确性。     

零度弧齿锥齿轮的几何啮合仿真分析

为了提高零度弧齿锥齿轮的啮合性能,提出了以局部综合法为基础的小轮变性法加工参数设计方法。建立含安装误差的轮齿接触分析模型,通过求解非线性方程组,获得接触迹线和传动误差曲线,基于微分几何计算瞬时接触椭圆长轴。算例结果表明,变性法加工可获得中凸的抛物线型传动误差且幅值控制在较小的范围;轴交角安装误差对啮合性能影响最大,需保证其安装精度。     

基于等切共轭的弧齿锥齿轮差曲面建立与解析

对弧齿锥齿轮提出了一种新的共轭求解方法,来更方便地求解共轭小轮的齿面方程,在此基础上进行了齿面接触分析。在分析过程中提出了一种新的ease-off差曲面计算方法,即用对应点的转角误差替代直线误差进行差曲面求解,使得传动误差解析、齿面修形量的确定更为直观和准确。提取了ease-off曲面上的差曲线,以方便地确定出接触路径和边缘接触点。根据全程差曲线得到了齿面接触印痕分布情况。     

曲面综合法少齿数弧齿锥齿轮加工参数计算仿真与切齿试验

少齿数高减比齿轮传动具有体积小和轻量化的优势。根据综合变位和节锥外啮合原理,设计了一对高减速比弧线等高齿锥齿轮,给出了相关的几何限制条件,推导了大、小轮齿面方程。大轮采用成形法加工,小轮采用单面展成法加工,为弥补大轮齿廓曲率的不足,小轮刀齿采用圆弧刃修形,采用曲面综合法优化求解了小轮加工参数;通过建立ease-off差齿面,对齿面修形梯度、传动误差、接触路径与接触线进行了仿真。切齿和滚检试验,验证了高减比弧齿锥齿轮几何设计、刀盘修形加工方法的可行性。     

航空发动机弧齿锥齿轮加载接触分析

弧齿锥齿轮是一种广泛应用于飞机、舰船、汽车的齿轮传动，由于这种齿轮的齿面方程属于超越函数形式，因此为其切齿及机床调整带来极大困难。为了解决加载情况下弧龃 锥齿轮设计和制造的问题，本文以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象，针对该对弧齿锥齿轮的工况条件，对该齿轮的加工方法，加工调整参数及载荷作用下的轮齿接触迹、接触区的确定、运动误差曲线的确定进行研究，并确定出轮齿间载荷分配情况，为齿轮进行有限元计算提供     

Analysis of elliptical Hertzian contacts

The paper compares three approximate methods of finding the area of contact, the contact pressure and the deformation in elliptical Hertzian contacts.     

粗糙平面接触刚度的研究

从材料表面微观特征的分析着手，采用弹性接触理论和概率分析方法，对两个粗糙平面间的接触刚度问题进行了研究，提出了一种表面接触刚度的理论计算方法，给出了相应算例，计算结果表明，本文提出的方法是有效的。     

表面接触角测量装置的设计

介绍了一种用于测量表面接触角的简易装置,目的是为材料表面的润湿性实验研究过程提供一种简易专用装置和方法,替代昂贵的专用测量仪器,用于快速评估被测样品表面的接触角。装置由样品台、光学系统、三维平移台、移液器和计算机组成,对被测样品表面具有一定体积的液滴通过光学系统成像,并将CCD相机与计算机相结合,对液滴形态图像进行存储和分析,从而得到被测样品的表面接触角。对装置的结构、功能和使用方法进行了介绍。     

考虑边缘接触的弧齿锥齿轮承载接触分析

承载接触分析(LTCA)对于检查弧齿锥齿轮在工作条件下的啮合性能,并设计高性能的传动具有十分重要的意义。在载荷较大且误差存在的实际工况条件下,弧齿锥齿轮的边缘接触往往是难以完全避免的。提出了边缘接触的几何分析方法,准确确定了边缘接触点;又通过齿面搜索确定了两齿面间的相对主曲率方向,即载荷下的可能接触方向和可能接触点;最后采用数学规划方法成功求解了边缘接触,为弧齿锥齿轮的承载啮合全过程的数值仿真提供了方法。     

末级圆弧枞树型叶根与轮缘三维接触强度研究

基于虚功原理推导出三维接触面单元，并引进了预留单元，应用网格自动划分和单元生成技术，采用位移和应力交替控制的增量法，对汽轮机转子叶根与轮缘的接触强度进行了详尽的分析。     

Microtribological problems of physics and mechanics in smooth surface contact

This paper reviews a group of problems studied by a new scientific branch in tribology, viz. nanotribology. New feasibilities of analysing adhesional interaction of contacting surfaces are underlined in view of ‘molecular roughness’ and experimental verification of the calculated relationships by tunnelling and atomic force microscopes.     

一种多功能摩擦实验台的设计及实验

介绍了一种多功能摩擦实验台的原理、性能和实验结果。该实验台通过显微镜和CCD图像传感器可以放大拍摄两接触面间的接触情况,同时可通过力传感器测量摩擦力,解决了研究面面接触时,难以观察表面接触情况的问题。实验结果表明,所研制的实验台具有较好的实用性和可靠性,满足面面接触摩擦研究的需要。     

Modeling of thermoelastic frictional contact

A model of thermoelastic frictional interaction based on nonideal thermal contact under friction of a corrugated elastic solid on an absolutely flat rigid solid is developed. The proposed model may be used for the estimation of the capability and durability of tribological conjunctions of the type frictional polymer material-metal.     

<Emphasis Type="Italic">In situ</Emphasis> investigation of the contact area in elastic–plastic spherical contact during loading–unloading

The real contact area between a sphere and a flat during loading, unloading, and cyclic loading–unloading in the elastic–plastic regime of deformations was investigated experimentally. A direct optical technique was used to observe in situ the evolution of the contact area. The experimental results obtained with copper and stainless steel spheres of different diameters that were pressed against a sapphire flat were compared with existing theoretical models, and whenever possible, with previous experimental works. These models are based on the assumption of either perfect slip (i.e., frictionless) or full stick contact condition. Good agreement was found between the experimental and theoretical results for the contact area and mean contact pressure. The existing models for the unloading process fail to accurately predict the residual radius of curvature of fully unloaded spheres, and the irreversibility of multiple loading unloading cycles at least for the several initial cycles. Some recommendations to improve the models are provided.     

过盈配合接触界面的研究

通过W-M函数建立具有分形特征的等效粗糙表面与刚性平面的接触模型,模拟压缩机叶轮与轴过盈配合下界面的接触。将接触模型导入到有限元软件Ansys中,分析接触模型接触面积、接触压力、滑移面积、粘着面积与变载荷的关系和表面路径上的应力与变形。结果表明,接触时只有个别较高的微凸体发生接触,微凸体肩部区域的应力较大,微凸体中心位置变形量最大,接触界面在一定的法向载荷下接触面积减小,粘着面积增大,配合件发生了宏观的变形。