内燃机排气凸轮/挺柱机构的瞬态热弹性流体动力润滑研究

在对内燃机排气凸轮/挺柱机构进行运动学和动力学分析的基础上,采用多重网格法和多重网格积分技术对该摩擦副进行了热弹性流体动力润滑研究。结果表明:凸轮的一个旋转周期内的不同瞬时摩擦副的润滑状况存在显著的差别,压力、膜厚等相关参数都表现出剧烈的变化;最小膜厚和最高接触压力出现在凸轮挑尖处;卷吸速度为零的2个工作点之间是凸轮-挺柱润滑的危险区;摩擦造成的润滑油温升超过40℃。     

凸轮弹性流体动力润滑油膜厚度计算的新方法

本文先给出了全膜线接触弹流膜厚计算的统一公式，应用弹性流体动力润滑理论，探讨了凸轮油膜厚度的计算方法，利用MATLAB软件编制的程序可计算凸轮弹性流体润滑油膜厚度，凸轮膜厚比λ，从而能判断摩擦副之间的润滑状态，并对判断凸轮表面损伤坏形式，减少两接触表面的磨损，凸轮参数优化设计和使用寿命预测等具有重要意义。     

粗糙度各向异性对润滑接触面摩擦的影响

齿轮、轴承、凸轮等重载接触副的性能受表面粗糙度的显著影响。高负载情况下的摩擦因数与润滑接触面粗糙度的各向异性相关。测量的表面粗糙度可以分解为一系列具有不同波长、幅值的正弦表面粗糙度,因此,考虑各向异性正弦表面粗糙度,构建粗糙表面点接触瞬态弹性流体动力润滑(TEHL)模型,提出基于多重网格算法的粗网格构造新方法,提高粗糙表面润滑问题求解的稳健性。研究表面粗糙度各向异性对高负载情况下摩擦因数的影响规律。结果表明,粗糙度的各向异性影响接触面压力、油膜厚度分布、粗糙度形变量,从而影响摩擦因数。提出一个组合函数来量化粗糙度各向异性对摩擦因数的影响,表明全膜润滑到混合润滑的过渡不仅与载荷、速度等工况参数相关,还与粗糙度各向异性相关。     

预紧力对内燃机排气凸轮/挺柱间润滑的影响研究

用数学仿真的方法对内燃机排气凸轮/挺柱摩擦副进行了热弹性流体动力润滑研究,在此基础上研究了凸轮/挺柱间的预紧力对摩擦副润滑的影响。在程序中预紧力分别取100 N、150 N和225 N,3种预紧力下计算所得的接触区中心压力、最小油膜厚度、摩擦因数和润滑油最高温度表现出不同的变化趋势。从计算结果来看,在保证其它要求的前提下预紧力越小对润滑越有利。     

粘着摩擦传动装置的设计与试验

粘着摩擦传动是一种性能优越的新型传动,本文对粘着摩擦传动装置的设计方法进行了研究,并通过实验对其进行验证。     

内燃机凸轮挺柱副润滑油膜厚度的电阻法测量

本文首次将电阻测量法用于内燃机凸轮挺柱副润滑油膜厚度的定性测量。作者在实验室中建立了凸轮挺柱副润滑油膜厚度电阻法测量的试验台。测量所得到的结果与作者采用分区考虑旋转膜和挤压膜的理论计算结果比较接近。同时作者还比较了用于凸轮挺柱副油膜厚度测量的电阻法、电容法和光干涉法等各自的优缺点，得出一些有益的结论。     

影响滚珠型弧面凸轮分度机构啮合效率的分析研究

根据滚珠与凸轮及分度盘球窝的相对运动关系,通过对滚珠运动的分析,推导出滚珠型弧面凸轮分度机构啮合效率的理论运算方法。采用数值运算法,计算分析出重合度对啮合效率的影响,并对采用修正等速、修正梯形加速度和修正正弦加速度曲线运动规律比较,得出在整个分度周期内啮合效率的影响因素。研究工作对机构传动的设计制造具有指导意义。     

凸轮机构混合弹流润滑特性分析

针对凸轮机构在混合弹流润滑状态下容易过早形成胶合和磨损等问题,对处于混合弹流润滑状态下的凸轮机构润滑特性进行研究。基于载荷分担思想,联立凸轮机构参数方程和弹流润滑理论方程,采用数值解法对凸轮机构推程中的摩擦因数、膜厚和油膜承载占比进行求解,得到6种运动规律凸轮机构的摩擦因数、膜厚和油膜承载占比随凸轮转动的变化曲线,并探究基圆半径、当量弹性模量和转速对凸轮机构混合润滑特性的影响。研究结果表明:增大基圆半径和转速有利于降低推程中的摩擦因数,且使膜厚和油膜承载占比增大,从而有利于改善润滑状况;增大当量弹性模量对推程膜厚影响不大,但会增大摩擦因数,使油膜承载占比减小,从而不利于润滑状况的改善。     

内燃机凸轮-滚轮型接触副弹流润滑分析

基于某内燃机凸轮-滚轮型机构,建立相应的接触副弹流润滑数值模型,得到凸轮旋转周期内运动副的完整润滑状态,并分析滚轮凸度、润滑油黏度及凸轮-滚轮间打滑现象的影响。结果表明：一个周期内,凸轮-滚轮接触副的润滑状态可分为波动期和平稳期,与凸轮升程的改变规律相对应;滚轮凸度会影响接触副的润滑状态,且接触区压力分布对其十分敏感;提高润滑油黏度在一定程度上可以起到优化接触区压力分布,改善润滑状态的效果;凸轮-滚轮间打滑现象则会降低接触区成膜厚度,尤其是对润滑油温升和摩擦因数的影响更为显著。     

摩擦对特种弹簧性能测试的影响

数值模拟和实验结果表明:测试过程中的摩擦方式和摩擦因数的大小对特种弹簧弹性性能测试的准确性有较大的影响,达到10%左右;获得的数学模型阐明了摩擦因数与测试的弹性值之间的定量关系,为改进测试工艺过程提供了依据.     

偏心凸轮副时变乏油润滑数值分析

为研究乏油条件下偏心凸轮副的润滑状态,基于凸轮-挺杆机构建立时变乏油润滑模型,探究一个周期内6个典型瞬时(60°、120°、180°、240°、300°、360°)的压力和油膜厚度变化规律,并分析不同凸轮旋转角度下转速、初始载荷和润滑油黏度等参数对接触区润滑状态的影响。结果表明：当凸轮转至180°时,膜厚最小,压力最大,乏油状况最严重;限量供油下最小膜厚出现在凸轮转角为180°时,但是凸轮转角为0°时乏油速度最快,乏油程度更深;增大凸轮旋转速度时乏油速度更快,乏油程度更深;相同供油条件下,润滑油黏度越高使得接触区乏油情况越严重,乏油速度更快,乏油程度更深;载荷对接触区的润滑状态的影响较小,只在凸轮转角为0°接触区卷吸速度最大时,能够体现出载荷对接触区润滑状态的影响。     

内燃机排气凸轮-滚轮副异常工况下热弹流润滑分析

以某型号内燃机排气凸轮-滚子副为研究对象,建立有限长线接触条件下瞬态热弹流润滑数学模型及完全数值求解方法。依据实际载荷谱等工作参数下,给出凸轮-滚子间的滑动模型,获得凸轮-滚子副在凸轮旋转周期内润滑特性,并分析凸轮与滚子之间的打滑、滚轮偏斜和滚轮凸度对接触副润滑的影响。结果表明：打滑导致接触区温度和摩擦因数明显升高,从而弱化接触区润滑状态;滚子偏斜时油膜厚度明显减小,增加润滑失效的可能性。研究表明,在设计滚子凸度时考虑滚子偏斜问题的影响,可以在一定程度上缓解其负面影响。研究结果为凸轮-滚子副的润滑设计提供了一定的理论依据。     

凸轮的弹性流体动力润滑的探讨

本文应用弹性流体动力润滑理论,探讨了凸轮机构形成弹性流体动力润滑的条件。     

凸轮传动系统的摩擦学设计

凸轮传动系统主要被应用于机械控制系统，控制精度是其机构设计的重点内容，凸轮廓线精确设计是运动方式的基本保证，摩擦学问题是系统正常工作的重要条件，是系统失效的重要因素，决定系统的使用寿命。本文综述和分析凸轮传动系统摩擦学设计的基本问题，提出设计研究的方向。     

高载荷条件下石墨-石墨摩擦副的摩擦学特性研究

利用研制的高载荷条件下摩擦因数测试装置,研究了石墨/石墨摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦学特性。结果表明在4~15MPa范围内,随着载荷的增加,摩擦副在空气、水和油介质中的摩擦因数都逐渐降低;在油介质中摩擦副的摩擦因数最小,在水介质中摩擦因数变化最平稳,在空气中摩擦因数最大,且随载荷的增加变化幅度最大。磨损表面原始形貌对比分析表明,在空气中,摩擦副表面处于边界润滑状态,主要磨损机制是粘着磨损和犁削;水润滑条件下为轻微犁削;油润滑条件下,摩擦副表面处于为边界润滑和流体润滑状态,油中的减摩剂对试样表面有抛光作用。     

一种离子液体的热弹流润滑数值模拟

离子液体因微观结构与普通润滑油不同,使其具有较低的黏压系数。采用光干涉油膜测量技术标定一种离子液体的黏压系数,并通过等温数值计算验证其可靠性。使用标定的黏压系数,对该离子液体进行膜厚、温升、摩擦因数和接触区中心黏度等热弹流润滑数值计算,并与具有相同黏度的普通润滑油的算例进行比较。计算结果显示,离子液体与同黏度润滑油相比具有突出的摩擦学性能,体现在离子液体在较宽速度和滑滚比范围内有非常低的温升和摩擦因数,而膜厚仍保持在同黏度润滑油的40%以上。离子液体的这种热弹流特性主要归因于其较低的黏压系数。     

内燃机主轴承EHD模拟计算研究

在充分考虑轴承座、瓦背、减摩合金层的弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素的影响基础上,对某4100QB柴油机主轴承进行了综合的EHD模拟计算研究。采用有限差分法与有限元法相结合对轴承的油膜压力、油膜厚度、弹性变形、表面粗糙度进行了耦合分析,并将EHD耦合算法结果与刚性分析结果及仅考虑轴瓦弹性变形的分析结果进行了比较分析。结果表明,综合考虑轴承座、瓦背、减摩合金层弹性变形及轴颈、轴瓦表面粗糙度因素影响的弹流润滑研究更符合实际工况,其油膜厚度增大,油膜压力减小,油膜承载区扩大,且在轴承载荷峰值处表现最为明显。