考虑含间隙关节的漂浮基空间机械臂动力学输出特性研究

研究关节间隙对漂浮基空间机械臂动力学特性的影响对设计空间站机械臂具有重要意义。采用Lankarani-Nikravesh接触力表达式建立了考虑摩擦的含间隙关节模型;应用Lagrange方程和含间隙关节模型建立了含间隙的漂浮基空间机械臂动力学模型。数值模拟分析了间隙关节数量和不同间隙尺寸对漂浮基空间机械臂动力学输出特性的影响,并定量分析了间隙对漂浮基空间机械臂动力学输出的影响程度。结果表明,两个含间隙关节的耦合作用导致关节接触碰撞力剧烈变化,引起漂浮基空间机械臂的动力学输出更加剧烈;关节的间隙尺寸值越大,漂浮基空间机械臂动力学输出的波动幅值越大,但波动频率会随着间隙值的增大而减小,降低了空间机械臂的运动精度。该研究可为解决多个含间隙关节的漂浮基空间机械臂的高精度轨迹控制问题提供重要的理论依据。     

空间RSSR机构的装配偏差区间分析

针对空间RSSR曲柄摇杆机构装配偏差分析问题,首先基于区间分析法和三角模糊数的概念建立了包含间隙和杆长尺寸偏差变动信息的区间模型,构建了偏差回路和非线性区间参数方程组,并对非线性区间参数方程组进行了求解.其次,对空间RSSR机构进行了运动仿真,得出了输出角的名义数据,并与非线性区间参数方程组的求解结果进行对照,绘制出了角位移曲线及不同隶属度情形下的角位移偏差对比曲线.最后,分析了关节处间隙变动和杆长偏差对机构输出角位移偏差的影响.分析结果表明:在机构输出角位移曲线的极小值与极大值点附近,间隙与杆长的变动对输出角位移偏差的影响较显著,且间隙与杆长误差越大,角位移偏差受到影响也越大;调整隶属度数值至合适数值,机构输出角位移偏差有明显改善.     

纹理表面滑动摩擦稳态摩擦学性能

基于稳态滑动摩擦系统模型,采用球-盘摩擦副定量分析研究法向载荷、滑动速度、初始表面纹理和摩擦副材料对稳态摩擦因数的影响,得到稳态摩擦因数在不同工况下的变化规律。结果表明：滑动摩擦的稳态摩擦因数与磨损率正相关,周向纹理表面的稳态摩擦因数最大,无纹理表面的稳态摩擦因数次之,径向纹理表面的稳态摩擦因数最小;无论何种初始表面形貌,随着转速的增加,稳态摩擦因数先减小后增大,随着法向载荷的增大,稳态摩擦因数呈增长趋势;较深较宽的表面纹理具有更大的稳态摩擦因数和更大的瞬时波动;稳态摩擦因数也与摩擦副材料的选取有关。     

水压泵柱塞摩擦副间隙优化及影响因素分析

基于热平衡原理提出了水压泵柱塞摩擦副的间隙优化公式,对结构尺寸、对偶材料配对以及环境参数等影响因素进行了仿真和试验研究。研究结果表明：每对柱塞摩擦副都存在一个最小的热平衡间隙,水压泵柱塞摩擦副的初始间隙必须大于这一间隙,否则就容易发生卡死现象;减小柱塞直径或斜盘倾角、选择合适的对偶材料、减小摩擦因数和充分跑合都是减小最小热平衡间隙的十分有效的措施。     

含间隙铰链舵面传动机构刚柔耦合动态特性研究

为了研究间隙铰链对舵面传动机构动态特性的影响规律，基于一种改进的变刚度法向碰撞力模型，计入杆件弹性因素，分别进行了不同间隙值（c=0、c=δ及c=1.6δ）、不同摩擦因数（0.06、0.08及0.1）工况下舵机角速度、角加速度的数值模拟分析。结果表明，因间隙影响，舵机动态输出角速度、角加速度均呈现明显的振荡现象，且角加速度较角速度振荡幅值更大；同时，在驱动载荷发生变化时，角速度、角加速度均存在较大的波动，但无间隙情况下的波动程度较有间隙情况下更大；此外，间隙铰链处摩擦因数越大，角速度和角加速度振荡幅值越大，并伴随高频振荡和延迟现象。     

含间隙铰链空间对称展开机构动态特性研究

为了研究间隙铰链对空间对称展开机构动态特性的影响,基于一种改进的非线性碰撞力模型,以空间对称展开机构为研究对象,进行3种不同间隙值(c=0. 01 mm、0. 05 mm及0. 1 mm)工况下展开过程的数值模拟及结果对比分析。研究结果表明,因间隙影响,空间展开机构含间隙铰链处的碰撞力、轴-轴承间圆心运动轨迹较理想铰链呈现振荡现象,且间隙值越大,振荡越明显;同时,间隙铰链导致机构展开运动出现明显非线性现象,随着间隙的增大,机构受驱动载荷变化的影响越发明显,甚至诱使处于稳定状态的空间展开机构再次出现动态振荡和非线性现象。     

车轮全滑动轮轨摩擦温升三维有限元分析

基于有限元法和非稳态导热问题微分方程,建立轮轨摩擦温升三维数值分析模型.分析轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨接触区附近摩擦温度场的影响.模型中考虑了轮轨与环境间的对流换热和轮轨接触界面的相互导热过程.分析结果表明,轮载、相对滑动速度和摩擦因数对轮轨摩擦接触温升及其热影响层深度都有明显影响.轮重不仅影响轮轨表面最高摩擦温升,而且影响热影响区域的大小;相对滑动速度变大,热影响层深度和宽度分别变浅和变宽;摩擦因数越大,热影响区越大.     

一种航天器运动机构O形轴向动密封摩擦阻力研究

针对航天器一种常用的多道冗余O形轴向动密封摩擦阻力偏大的问题,对密封圈压缩率、金属配副表面摩擦因数、装配状态等因素进行仿真和试验研究。通过试验获得密封圈压缩率与摩擦阻力的关系;建立密封圈橡胶材料与轴孔摩擦仿真模型,通过分析获得O形密封圈与不同金属副动摩擦因数可能存在关系,并通过轴孔模拟试验验证仿真结果。通过密封圈磨损部位及应力分析,探究密封圈磨损原因。结果表明：摩擦阻力随密封圈压缩率的增大呈非线性增大趋势,且压缩率越大,摩擦阻力增幅越明显,因此降低密封圈压缩率可有效降低摩擦阻力;影响密封结构摩擦阻力的关键因素在于轴与密封圈之间的摩擦因数,通过在轴表面涂覆润滑膜层,可有效降低主轴摩擦因数,从而降低摩擦阻力。     

基于ADAMS的混匀仪振动系统优化分析

为了降低混匀仪ThermoMixer C振动系统中轴承和球铰所受的接触力，利用CREO三维建模软件对其振动系统进行建模，然后将含间隙接触的模型导入ADAMS虚拟样机中，分析不同球铰间隙和摩擦因数下轴承和球铰的接触力情况，并运用正交试验方法设计25组仿真试验。结果表明球铰间隙在大于0.05mm时与接触力成正相关，间隙的增大会降低系统运行的稳定性，摩擦因数与接触力在一定范围内成负相关，并且摩擦因数对结果的影响弱于球铰间隙。发现0.05mm的球铰间隙和0.1的摩擦因数为最优参数组合，其接触力及峰值波动情况均小于原本结构，达到了优化的目的。     

考虑油膜润滑时含间隙铰链机构的动态性能研究

为了研究润滑间隙铰链对机构动态性能的影响,建立了一种既满足长轴颈轴承工况,又适合短轴颈轴承使用,且同时考虑了挤压油膜和楔形油膜作用的、改进的过渡力模型,以平面含间隙铰链曲柄滑块机构为研究对象,通过干摩擦和含润滑两种工况下对比分析,验证了新模型的合理性;同时,通过不同间隙值下仿真分析,研究了间隙值对含润滑间隙铰链机构动态性能的影响规律。研究结果表明:与干摩擦工况相比,考虑间隙铰链处润滑时,机构加速度振荡现象得到有效抑制,动态性能得到明显改善;同时,随着铰链处间隙值的逐渐增大,动态输出在机构死点位置附近出现了明显的偏差,且间隙值越大,偏差值越大;但是,偏差明显小于相同工况下干摩擦的结果。     

帽形滑环式组合密封的密封性能研究

采用ABAQUS软件建立帽形滑环式组合密封有限元模型,研究不同工作压力、密封间隙、运动速度和摩擦因数对其密封性能的影响规律。研究结果表明:静密封工况下,活塞杆与O形圈间的最大接触应力是影响密封性能的关键因素,随着工作压力的增大或密封间隙的减小,O形圈与帽形滑环的最大Von Mises应力均逐渐增大,各表面间的接触应力也逐渐上升;动密封工况下,工作压力越大、密封间隙越小,接触应力越大,密封间隙为0.3 mm其动密封性能最优,而随摩擦因数的增大,接触应力总体呈上升趋势,运动速度则对于接触应力基本无影响。     

液压支架立柱组合蕾形密封圈结构参数与密封性能研究

以某大采高液压支架立柱组合蕾形密封圈为研究对象,采用有限元法分析唇内、外倾角和唇谷高等结构参数对组合蕾形密封圈静密封性能的影响,同时研究油压压力、密封间隙、立柱活塞速度、摩擦因数对密封圈动密封性能的影响。结果表明:一定取值范围内,唇内、外倾角和唇谷高越大,静密封性能越好;油压越大、密封间隙越小,动密封性能越好;摩擦因数越大,外行程时动密封性能越好,内行程时则相反;活塞运动速度对动密封性能影响较小。为保证该组合蕾形密封圈具有良好的综合密封性能,各参数优化取值范围为:唇外倾角20°~30°,唇内倾角20°~35°,唇谷高度12.2~13.2 mm,摩擦因数小于等于0.1,密封间隙0.1~0.3 mm,油压不超过50 MPa。     

单剪螺栓连接复合材料叠层板螺栓孔周边应力场分布

基于螺栓连接三维实体模型,研究螺栓-孔间隙、挤压面摩擦因数等因素对挤压面上的应力分布的影响。研究发现螺栓连接叠层板每层中在纤维方向上释向应力和周向应力达到最大值,单层板铺层方向是径向应力和周向应力的主要承载方向。螺栓-孔间隙对孔周应力的分布产生较大的影响,径向应力分布具有相似性,间隙越大,径向应力水平越高,最大周向应力反而有所减小,而且间隙的存在使得径向应力的分布发生改变,最大径向应力向外加载荷方向靠近;螺栓-孔接触面的粗糙程度对孔周应力的分布也产生较大的影响。随着摩擦因数的增大,最大径向应力随之减小;最大周向应力随着摩擦因数的增大而减小。     

砂粒尺寸对丁腈橡胶在原油介质中摩擦磨损行为的影响

利用往复式磨损试验机研究丁腈橡胶在含不同尺寸的尖形和圆形砂粒原油介质中的摩擦磨损行为,并利用体式显微镜和场发射扫描电镜分析橡胶磨痕的表面形貌及检测表面元素含量。结果表明:随砂粒尺寸的增加,丁腈橡胶在含砂原油介质中的摩擦因数和磨损量均逐渐增加,而随着载荷的增加,摩擦因数降低,磨损量增加;在相同载荷和砂粒尺寸下,尖形砂粒存在时的摩擦因数和磨损量都大于圆形砂粒;在小载荷条件下,不同尺寸砂粒的运动方式都以滚动为主,在大载荷情况下,当尖形砂粒尺寸增大到1 mm时,砂粒在材料表面的运动方式以滑动为主;砂粒尺寸以及载荷的增加,均加大了对分子链的破坏,从而使得磨痕表面C元素相对含量降低。     

磨料对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响

研究了3种不同硬度的磨料(碳化硅、氧化铝、硅酸锆)及其含量对陶瓷摩擦材料摩擦性能的影响.磨料在摩擦材料中的主要作用是改变摩擦和磨损机制,从无磨料时的粘合摩擦磨损机制转变为磨料存在的磨粒摩擦磨损机制.磨料的硬度越大,磨粒摩擦效应越大,提高摩擦因数的效果越好,但磨损率也越大,对摩擦盘的破坏也越严重.实验结果表明,磨料含量对摩擦因数的影响存在一个临界值,约为0.056(体积分数).磨料含量低于临界值,对摩擦因数的提高作用非常明显,而高于临界值,对提高摩擦因数的作用减弱.     

滑动轴承摩擦因数的实验研究

结合西南交通大学自主研发的ZHS20滑动轴承试验台,通过实验展开对滑动轴承摩擦因数f的研究,测定f-λ曲线和p-f-n曲线,探讨摩擦因数f和特性参数λ的关系,并且与福格波尔(Vogelphol)关于摩擦因数f的研究成果进行比较分析;进一步研究了不同压强p下和不同转速n耦合时,对f曲线的影响,对研究多参数影响下轴承摩擦因数的变化规律具有实际指导意义。     

磨屑对润滑油摩擦性能的影响

通过实验和模拟研究磨粒对润滑油摩擦性能的影响。首先通过微纳米压/划痕试验测量含磨屑润滑油的摩擦因数。同时,建立边界润滑体系模型,采用分子动力学方法模拟含磨屑润滑油膜在不同载荷下沿膜厚方向的压缩率和密度分布;对体系的上下固体壁面施加方向相反的剪切速度,计算出壁面原子的应力、摩擦力、正压力和摩擦因数;分析不同粒径磨屑的动态行为特征;通过减少润滑油分子数量,探究乏油工况下含磨屑润滑体系的摩擦性能。结果表明,润滑体系摩擦因数的模拟值与试验值一致;磨屑的存在会降低油膜的压缩率,同时在高载下磨屑的存在会对油膜的分层产生破坏,影响磨屑附近的密度分布;含小粒径磨屑的润滑体系的摩擦因数比含大粒径磨屑的润滑体系的小,表明磨粒聚集长大现象会恶化润滑油的润滑性能;磨屑在剪切过程中同时存在滚动和滑动,含小粒径磨屑的润滑体系剪切过程中表现出波动幅度更大的角速度;随着载荷的增大,磨屑角速度减小,波动幅度降低;在乏油工况下,磨屑会在剪切过程中出现变形破碎现象。     

摩擦对方柱体镦粗过程影响的研究

针对摩擦对方柱体镦粗过程的影响,采用刚塑性有限元方法进行了研究,分析了方柱体镦粗过程中的等效应变、材料破坏值、截面形状和载荷。研究结果表明,摩擦对等效应变和材料破坏值的影响较大,摩擦因数越大,等效应变和材料破坏值的分布越不均匀,导致力学性能也越不均匀。此外,摩擦的存在导致鼓肚现象,摩擦因数越大,鼓肚现象越明显。     

摩擦副磨合过程摩擦因数时间序列分形行为研究

为探究在油润滑条件下,涡旋压缩机端面摩擦副接触面在磨合初期与稳定磨损阶段摩擦因数局部时间序列曲线的分形行为,在TRB多功能摩擦磨损试验机上采用球墨铸铁分别与不同表面粗糙度的铜合金和铝合金进行摩擦磨损试验,采集磨合过程中摩擦因数的时间序列信号曲线并对其进行分形表征。结果显示:摩擦因数时间序列曲线具有明显的分形特征,可以根据摩擦过程中摩擦因数时间序列信号的分形维数来判断磨合过程的复杂程度;摩擦副在油润滑时表面粗糙度越大则磨合过程的平均摩擦因数越大,但摩擦因数曲线的分形维数越小,且磨合初期摩擦因数局部时间序列曲线的分形维数不规则波动越大;软质材料表面粗糙度的改变对摩擦因数及其局部分形维数的影响较大。     

密度及成分变化对粉末冶金摩擦行为的影响*

铁基粉末冶金材料的摩擦行为与组织形态、成分构成等密切相关。针对压缩机粉末冶金零件,展开油润滑条件下密度与成分变化对摩擦磨损行为的影响分析,通过环-环摩擦实验测试不同试件摩擦因数变化,并进行基体组织构成、端面微观磨损形貌的检测。结果表明:密度与成分变化对粉末冶金摩擦行为影响显著,密度变化对摩擦因数的影响随载荷大小呈不同变化规律,随密度增加,在200 N工况下,试件摩擦因数逐渐增加,而在400 N工况下,呈逐渐减小趋势,当载荷增大到600 N,密度变化对摩擦影响逐渐减弱,不同密度的试样的摩擦因数差异较小;碳含量和铜含量的提高均有利于减小摩擦因数,但碳成分变化起到主要作用;碳含量与铜含量共同提升可获得最佳减摩效果,效果显著优于单独提升碳或铜含量,摩擦因数最优可减小27.0%。