基于推力球轴承的点接触弹流润滑分析

研究了推力球轴承的钢球与滚道间形成的椭圆接触等温弹流润滑问题。据此问题建立的数学模型既有沿接触椭圆短轴方向的卷吸速度分量，又有沿其长轴方向的卷吸速度分量，且速度值处处各异。运用多重网格法求得了几组参数下的完全数值解，并分析了转动速度、中心距、椭圆比等参数对结果的影响。     

等温弹流润滑点接触问题有限元解法

弹流润滑点接触问题数值解大多采用有限差分法对雷诺方程进行求解 ,本文采用有限元法对等温弹流润滑点接触问题进行探讨 ,采用直接法迭代得出给定工况下该问题的数值解包括油膜形状与接触区的压力分布。所用解法与结果可作为对弹流点接触问题数值解研究的补充与比较     

多点接触乏油弹流润滑模型及试验研究

为探讨多点接触乏油弹流润滑机制,基于球与滚道接触区域的排油和补油平衡,建立适用于不同润滑状态的油膜厚度计算模型,可以计算从充分供油、乏油到干涸乏油的中心膜厚以及油膜不平衡时中心膜厚随滚动次数的衰减。利用自制的球-盘接触光干涉弹流试验装置,通过安装双镜筒同时获取相邻球的油膜图像,研究多点接触中相邻球的轨道重合和不重合时前球尾迹对后球油膜图像和中心膜厚的影响。结果表明:乏油润滑条件下,前后球的轨道不重合时轨道之间可相互补油;前后球的轨道重合时,在给定供油条件下,随着滚动线速度增加,入口弯液面逐渐靠近接触区域,中心油膜厚度增加,与相同工况下乏油润滑模型计算的膜厚对比吻合较好,验证了所建乏油润滑模型的正确性。     

圆弧齿轮等温弹流润滑的多重网格数值分析

根据圆弧齿轮啮合原理建立单圆弧齿轮等效线接触弹流润滑模型,利用多重网格法求解其等温弹性流体动力润滑的数值解,分析不同参数变量对润滑油膜压力和膜厚的影响。结果表明:齿轮转速、模数、传动比、压力角、润滑油黏度越大,则齿轮的油膜压力越小,油膜越厚,因此在保证齿轮传动要求的前提下,可适当增大齿轮的压力角和模数等几何参数;齿轮螺旋角增大,油膜厚度会减小,因此螺旋角的取值应在一个合理的范围内;采用多重网格法计算所得的油膜压力和油膜厚度分布都符合典型的弹流理论,且比以前的研究结果更能接近实际情况。     

弹流润滑点接触问题数值解研究

采用微机对弹性流体动力润滑点接触问题的数值解进行了研究，得出了不同工况下该问题的数值解。经比较所得数值解与公开发表的研究结果一致，且所用方法简明、直观，结果可靠。     

考虑弹流润滑效应的三点接触球轴承刚度特性分析

为获得润滑状态下三点接触球轴承更为准确的刚度特性,应考虑弹流润滑效应对轴承刚度的影响。文中基于拟静力学模型考虑高速离心力和陀螺力矩效应,根据给定轴承的结构参数和工况,计算滚动体与内外圈的法向接触载荷和各部件的运动速度。将拟静力学模型的计算结果和润滑介质参数代入弹流润滑模型,求解出滚动体与内外圈之间的压力分布和油膜厚度分布。进一步研究了转速、轴向载荷和润滑油的初始黏度对油膜压力和最小油膜厚度的影响。基于弹流润滑理论分析了转速和轴向载荷对轴承接触刚度、油膜刚度及综合刚度的影响。结果表明：转速的提高会大幅增加润滑油膜的整体厚度;润滑油初始黏度的增大会增加油膜厚度;随着轴承转速的提高,轴承的整体轴向刚度和轴向油膜刚度减小;随着轴向载荷的增大,轴承轴向刚度和轴向油膜刚度增大,且差值变化不大。     

表面研磨对点接触弹流润滑的影响

利用计算机模拟获得磨削加工表面及其研磨后表面,完全数值求解磨削表面及研磨表面点接触弹流润滑,就研磨对润滑的影响进行分析与研究。结果得出,表面形貌的微观弹流效应导致局部油膜压力增大,研磨能有效减缓油膜压力波动,改善表面润滑性能。     

齿轮啮入冲击的弹流润滑数值分析

考虑单个轮齿的啮入冲击载荷以及曲率半径、速度沿啮合线的变化，用多重网格法模拟了轮齿从啮入到啮出的整个时间历程，分析了沿啮合线的油膜压力与膜厚的变化，并与静态结果进行了比较。     

椭圆接触乏油弹流润滑影响因素分析

采用多重网格法,研究了载荷、速度和材料参数对椭圆接触乏油弹性流体动压润滑油膜厚度和压力分布的影响.结果表明:载荷增大,油膜厚度减小,最小油膜厚度向出口方向移动,颈缩现象逐渐变强,二次压力峰特点凸现,其位置向出口区移动;速度增大,油膜厚度增大,颈缩位置向膜厚中心移动,油膜在入口区就已开始收缩,压力分布曲线的二次压力峰变得更加尖锐,并逐渐向入口区移动;材料参数增大,油膜厚度和压力均增大,油膜颈缩位置向出口方向移动,二次压力峰位置没有变化.     

点接触弹流润滑性能及应用分析

牵引式无级变速器的传动零件间处于点接触状态，在某一传动比时，相对自转速度为零。本文研究了该状况下各种工况参数如滑动率、滚动速度和载荷等对点接触的弹流润滑性能的影响。研究表明：随着滑动率的增大，摩擦因数增大，油膜最大温升增大；在相同滑动速度下，随着滚动速度的增大，油膜厚度增大，但摩擦因数减小；随着载荷的增大,油膜厚度减小,摩擦因数增大，油膜最大温升增大。     

粗糙表面等温瞬态点接触弹流润滑问题直接迭代解法比较

在考虑接触表面粗糙度的情况下,采用SOR、Ф变换法、q变换法3种直接迭代解法求解瞬态Reynolds方程。结果表明,SOR法和q变换法收敛速度较快,但在载荷变大或粗糙表面等情形下,较难获得正确的结果,而Ф变换法变换关系式较为复杂,但因采用较精确的Roelands黏压关系式,容易得到理想的结果。因此在数值求解过程中,在轻载或者润滑表面粗糙度影响较小的情况下,可以采用SOR或者q变换法,同时增加网格和采取较低的松弛因子,改善SOR或者q变换法的数值不稳定性,从而较快获得收敛解,在载荷较大或者润滑表面粗糙度影响较大的情况下,应该优先采用Ф变换法。     

指数率非牛顿流体的等温线接触弹流润滑分析

应用多重网格解法，求得了指数率非牛顿流体在稳态等温线接触条件下的弹流润滑数值解，分析了油膜压力和油膜厚度随指数及滑滚比的变化关系，并与相同工况下牛顿流体弹流润滑的结果进行了比较。     

点接触弹流润滑条件下表面弹性变形研究

为研究弹流润滑条件下点接触表面变形及其对表面性能的影响,采用激光微织构法制备了一组不同形貌参数的滚动轴承滚道表面试件,基于表面频谱分析和弹流润滑快速算法（幅值缩减法）分析了试件在不同工况参数下的弹性变形。使用ISO 25178三维形貌参数体系对变形前后表面进行表征,研究了点接触弹流润滑状态下表面形貌的弹性变形与载荷、转速的关系。研究结果表明,弹流接触使表面形貌发生显著的弹性变形,载荷、转速等工况参数对变形量影响较大,表面弹性变形使得形貌参数发生显著变化。     

Effects of Surface Roughness on Point Contact EHL

The effects of orientation of surface roughness, entrainment (rolling) velocity, and slide/roll ratio on micro-elastohydrodynamic lubrication (micro-EHL) are investigated under pointcontact conditions using the optical interferometry technique. Long bumps with constant height and wavelength produced artificially on the surface of a highly polished steel ball are used as a model roughness. It is shown that the asperities are elastically deformed and the magnitude depends on the film factor A, defined by the ratio of the central film thickness based on smooth surfaces to the composite surface roughness, as well as the surface kinematic conditions and the orientation of the asperities. It is also found that a thin or thick oil film formed at the inlet of the contact by a moving rough surface travels through the contact region at a speed very close to the average speed of the contacting surfaces. The possible mechanism is discussed.     

线接触弹流脂润滑数值分析与实验研究

建立无限长滚子与平面的线接触等温弹流脂润滑模型,采用多重网格法研究纯滚工况下载荷和卷吸速度对润滑油膜特性的影响;采用多功能双色光弹流润滑油膜测量实验台,在相应工况下进行变载荷和变速度实验研究。数值模拟结果表明,较大的载荷可以获得更大的压力和更小的膜厚,较大的速度则主要提升了二次压力峰并增大了膜厚。实验结果表明:随着载荷的增大,整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚均先增大后减小,但载荷较小时出现了最小膜厚和中心膜厚实验值和理论模拟值不一致的变化趋势,这可能是数值模拟分析时稳态假设与实际润滑脂流变特性、时变特性及润滑机制不符造成的;随着速度的增大整体膜厚、最小膜厚和中心膜厚都线性增大,且实验值与理论模拟值有较高的一致性。     

一种简化的点接触热弹流模型及其完全数值解

本文提出了一个简化的点接触热弹流计算模型并进行了完全数值求解。与现有的完全数值模型相比，采用本模型进行求解具有计算量小，精度适中的特点，更适合工程计算的要求。文中对多种工况下点接触热弹流的摩擦牵引性能和表面闪温特性进行了数值分析。     

线接触非稳态弹流问题的数值计算

非稳态弹流润滑是工程中常见状态,为了研究非稳态润滑时设备的工作性能,采用间接迭代法求解了周期载荷线接触弹流问题。通过算例研究工程上常见的余弦载荷作用下弹性流体动力润滑特性,探讨载荷、动载幅值和频率变化对油膜的影响。计算结果表明：随着载荷的增大,出口的颈缩现象减弱;随着频率和动载幅值的增大,压力曲线的形状发生改变,挤压效应明显。     

基于有限长线接触弹流润滑模型的冠状修形直齿轮副接触分析

现代齿轮对高功率密度、长寿命、高可靠性的要求迫切需要对齿面接触与疲劳行为进行深入研究。提出了一种先进的齿轮接触数值模型,可以考虑非牛顿润滑流体、齿面冠状修形、齿面几何运动学参数、工况、涂层材料等因素对齿面接触压力、齿面摩擦、油膜厚度及次表面应力的影响。该模型不仅为开发国产齿轮设计分析软件提供支撑,同时也可配合试验验证,为提高工程实际中的齿轮寿命与可靠性提供参考。     

点接触弹流摩擦副动特性研究

弹流油膜具有显著的弹簧、阻尼特性,对高副机械零件和系统的动特性具有重要影响。研究弹流摩擦副的动特性,揭示弹流摩擦副动力学特性的变化规律,对改进和提升整个机械系统的动力学设计具有重要意义。基于弹流润滑理论和机械振动学,建立点接触弹流摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,采用数值方法求解弹流摩擦副在简谐激励下的振动响应;通过简谐激励下弹流摩擦副的阻尼环识别出弹流摩擦副的刚度和阻尼,用参数控制的方法研究载荷、速度、材料参数及椭圆度等对弹流摩擦副刚度和阻尼的影响。结果表明：在研究的速度和载荷范围内,摩擦副的刚度和阻尼随载荷和椭圆度的增大而增大,随速度和材料参数的增大而减小,其中载荷对点接触EHL摩擦副的刚度和阻尼的影响最为显著,相比阻尼,摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度要大得多。在数值算例的基础上,给出弹流摩擦副的刚度和阻尼关于载荷、速度和材料参数的拟合公式。数值比较结果表明,给出的拟合公式具有满意的精度,可快速计算弹流状态下点接触摩擦副的刚度和阻尼。     

点接触弹流润滑问题的高效直接算法

在复合直接迭代法的基础上,运用分块迭代的思想将方程组降维,通过研究弹性变形影响因子对弹性变形的影响,将压力迭代矩阵由满元阵变为稀疏的带状阵,提出一种新的求解点接触弹流问题的高效直接迭代算法.与复合直接迭代法相比,该算法大大减少了计算量,计算效率至少提高20倍,并且可适用重载工况.将新算法计算结果与Hamrock-Dowson公式计算结果进行比较,并讨论迭代矩阵半带宽与收敛速度、载荷范围、计算精度以及数值稳定性的关系.结果表明,当压力迭代矩阵密度为满阵的22％～25％时,新算法具有最高的计算精度.