单螺杆压缩机星轮齿磨损问题的研究

单螺杆压缩机由于其星轮齿的快速磨损，而未能在市场上显示出其应有的优点。星轮齿的磨损问题已成为制约单螺杆压缩机进一步发展的技术瓶颈。结合星轮齿磨损问题的研究历史，本文在对大量失效星轮齿调研分析的基础上，对星轮齿的磨损行为进行了分析，发现加工精度的提高和星轮齿材料的改进无法解决星轮齿磨损的根本问题。星轮齿磨损的必然原因是星轮齿前后侧不平衡的油膜力附加于星轮的正向圆周力。提出需要从两方面着手以提高星轮齿寿命：（1）型线的改进，并结合改种型线啮合副的加工，如多圆柱包络啮合副；（2）是基于油膜作用力的型线参数优化设计，以减小或消除油膜附加力对星轮齿的作用。目前，多圆柱包络啮合副单螺杆压缩机已进入样机试制阶段，有望全面提高星轮齿寿命。     

烧结机新型头尾星轮及复合齿形研究

在长期研究的基础上，为解决烧结机台车起拱而研制了一种新型烧结机星轮。从引入运动的匀速、加速条件入手，逐步形成齿廓曲线，构造星轮齿形。给出了该星轮的齿廓曲线方程及对应的计算机绘制的星轮及齿形，这为实现台车有序的加速、匀速的逻辑运动建立了理论基础。应用该理论制成的星轮齿形可以消除台车列的附加惯性力，减少台车起烘，从而减少漏风率。     

多直线包络的单螺杆压缩机啮合副型面设计方法

介绍了多直线包络的单螺杆压缩机螺杆齿面母线和星轮齿型面的设计方法。采用不同方位的多直线进刀或直线刀刃对螺杆转子的同一个齿槽母线面进行重复切削,并合理选择直线进刀或直线刀刃的方位,使不同方位的直线进刀或直线刀刃切削同一螺杆母线面上的不同区域,这些多条直线进刀或直线刀刃处在不同的方位,形成了一个分布在星轮齿面上的特征直线族;合理地确定出表征星轮齿面形状的特征线族的方位,并按这些特征线制作出的星轮齿面上的点能够与单螺杆转子齿槽母线面保持均等机会的接触摩擦,使加工出来的螺杆转子和星轮齿面符合共轭啮合的原理;从而实现磨损小,密封好,加工工艺简单,加工精度高,机床成本低的优良特性。并且预期节能显著,容积效率高,星轮寿命长。     

提高带式烧结机星轮承载能力的研究

针对带式烧结机的星轮与台车辊轮啮合时出现的齿面塑性变形、飞边等损伤,应用赫兹接触理论对齿面接触应力进行了计算。分析了星轮承载能力低的原因,并从辊轮结构的确定、齿形压力角的选择、齿面摩擦的降低等三方面给出了提高星轮齿面承载能力的措施。采用非线性有限元方法对理想接触工况及实际接触工况进行了模拟,进一步揭示了齿面损伤产生的原因,并证明了提高齿面承载能力所采用措施的有效性。     

偶数齿带式烧结机的研究

研究的偶数带式烧结机的星轮，是将星轮齿设计成偶数个，由匀速齿齿郭曲线和复俣齿（加速、匀速齿组合）齿廓曲线组成的齿廓，相间排列成的新型烧结机星轮。给出与之相匹配的该机头尾星轮弯道曲线方程。实现了台车列的匀速运动及单台车的追赶运动。可为偶数齿烧结机设计和奇数齿烧结机改造提供理论依据和实用参考。     

偶数齿烧结机新型星轮理论研究及运动仿真

针对烧结机运行系统中普遍存在的速度波动问题,分析了头尾星轮齿形的研究现状。在相关成果基础上,综合考虑偶数齿烧结机台车卡轮与星轮复合齿廓的啮合工况,提出了复合齿廓过渡段曲线由统一方程表示的新型星轮齿廓,建立了复合齿与台车辊轮啮合的节曲线方程。对齿廓特性的理论分析表明,该齿形的加速度、速度和位移曲线效果令人满意,既满足工况要求,又避免了不必要的冲击和干涉,使得系统运行平稳。借助软件仿真技术,对所设计的新齿形进行了运动特性分析,仿真结果和理论设计相吻合,验证了新齿形的正确性,为进一步研究这种匀速-变速相结合的销齿传动、解决烧结系统运行速度波动问题提供了理论支持。     

少齿差星轮传动多目标优化及其强度仿真分析

少齿差星轮传动存在弹性啮合效应,其真实承载能力数倍于按传统齿轮设计理论所得的计算值。作者基于多齿弹性接触效应,以星轮核心单元啮合效率最大、体积最小以及内外齿轮等强度为优化目标,以齿轮基本参数为设计变量,建立了少齿差星轮传动多目标优化数学模型。优化结果表明:内外齿轮强度接近,啮合效率99.65%,结构体积下降29.3%。运用ANSYS Workbench对少齿差星轮进行静力学仿真,验证了多齿弹性接触效应载荷分配系数计算方法的正确性,同时得到轮齿的最大应力位置与理论计算一致、应力值误差均小于6%,满足工程精度要求,验证了多齿弹性啮合齿轮设计理论的正确性以及优化方案的合理性。     

偶数齿烧结机星轮齿形的热变形研究与误差分析

针对烧结系统运行时出现的台车速度波动、冲击等问题,从系统温度变化引起星轮体热变形的角度寻求问题的症结所在。基于一维稳态传热方程,建立星轮基圆内温度场分布的数学模型,根据其分布规律,得出基圆半径的径向变形量求解方程,结合星轮齿廓曲线,得到热变形后的实际齿廓曲线方程式。依据热变形前后齿廓曲线的几何关系,得到评价齿廓热变形误差的参数,并结合实例进行计算,定量描述热变形量对齿廓曲线的影响,应用有限元软件对齿廓的热变形进行仿真,得到星轮齿廓的位移分布曲线,仿真结果由于仿真误差等因素影响比理论计算略大,验证理论值的正确性,为分析烧结系统运行的不稳定性及后续星轮制造时的修形工作提供参考,具有一定的应用价值。     

带式烧结机星轮齿型的设计

为了阐述并比较现有带式烧结机星轮齿型的两种设计方法,通过从运动学和动力学两方面综合分析,找出了带式烧结机奇数齿星轮和偶数齿星轮齿型设计原理和设计方法的各自特点,并对两种齿型的优缺点进行客观的对比。发现现有带式烧结机星轮齿型设计方法各自的优点和缺陷,其中奇数齿星轮因为齿数是奇数,轮齿受力均匀,但其齿廓曲线的设计是凭借经验确定的,不能精确满足运动需要;而偶数齿星轮齿廓曲线是采用解析式得出的,但偶数齿数不可避免的存在轮齿受力不均匀的本质缺陷。因此说明以上的两种方法仍然存在明显不足之处,影响烧结机运动性能,从而影响生产效率和经济性。带式烧结机星轮齿型的设计仍然有待更深入的开发研究。     

计入轴线偏差的斜齿轮副齿面磨损分析

针对齿轮轴线偏差会加剧齿面磨损的问题,提出了一种综合了数值仿真和有限元的方法,对齿面磨损进行了仿真分析。以单对斜齿轮副为研究对象,基于Archard磨损公式,建立了计入轴线偏差的齿面磨损深度解析模型;在此基础上,分析了轮齿螺旋角修形、渐开线鼓形修形对齿面最大磨损深度的影响,并据此制定了减缓齿面磨损的轮齿综合修形策略。研究结果表明:同一工况下,斜齿轮垂直平面轴线偏差比水平轴线偏差对齿面磨损的影响更为显著;采用渐开线鼓形修形与螺旋角修形的综合修形方式可降低齿轮轴线偏差对齿面磨损的影响;该研究结果可为减缓齿面磨损过程制定出合适的修形策略。     

轧机压下螺纹副回松机理试验和铜螺母螺牙塑扁鼓包分析

为定量解明中厚板轧机压下螺纹副回松机理和铜螺母螺牙顶端塑性压缩变形鼓包现象,制作中厚板轧机螺纹副1/8实物模型,进行螺纹副压下螺钉回松量测试、振动试验和铜螺母螺牙塑性压扁及顶端鼓包的有限元数值分析.轧机压下螺纹副采用大间隙中径定位力学约束.在轧制及间歇振动及咬、甩钢载荷工况下,由于螺纹副力学约束定位而侧隙控制的不可靠性,每当发生压下螺钉与平衡机构之间的不同步运动场合,诱发压下螺钉回松或螺牙顶端产生塑性压扁鼓包现象.提出主/副复合螺母结构,副螺母靠螺牙背面对压下螺钉实现几何约束以取代中径定位力学约束,有效地防止螺纹副动态侧隙的发生而分离,实现压下螺钉自平衡,减小压下螺钉的回松量,防止铜螺母螺牙产生塑扁鼓包.同时,减缓铜螺母的磨损,成倍增加螺纹副工作寿命.     

双级正弦活齿传动系统效率计算与实验研究

通过对双级正弦活齿传动活齿啮合副进行受力分析,推导出了活齿传动系统输出力矩表达式,进而建立了系统传动效率计算公式。运用效率公式对系统传动效率进行分析,得到了参数变化时系统传动效率的变化规律。结果表明：为了提高传动效率,应增大正弦滚道幅值、活齿中心圆周方向旋转半径以及合理分配传动比。研制出了双级正弦活齿传动样机,并进行了传动效率实验,测得实验效率与计算效率接近,验证了理论分析的正确性。     

血管介入操作力觉标定模块设计

设计了一种应用于血管介入操作的力觉标定模块,该模块能够检测导丝导管所受到的轴向阻力和周向扭矩。 首先,通过机械结构将轴向阻力和周向扭矩作用于模块中的压力传感器;其次,通过检测电路对压力传感器产生的力觉信号进行采集,并使用卡尔曼滤波等法进行信号处理;最后,通过设计搭建的实验平台进行标定实验。 结果表明,该力觉标定模块能够很好地检测力觉信息。     

滚动伸缩式万向传动轴的运动和受力分析

为了研究新型传动机构“滚动伸缩式万向传动轴”的设计合理性 ,在对其进行结构分析的基础上 ,采用方向余弦矩阵法进行了运动特性研究 ,并对主要构件进行了受力分析。结果表明这种传动轴在传递所需运动的同时 ,会产生附加力矩 ,影响力矩的正常传递 ,使得机构磨损加剧 ,寿命降低。     

液力变矩器行星齿轮的失效探析

通过试验手段分析了液力变矩器行星齿轮的失效原因,并且给出了相应的解决措施,通过金相观察齿根及侧面可以看出在整个齿轮的渗碳并不均匀,从齿根处向外有裂纹,该裂纹易引起轮齿的断裂;通过显微硬度计分别对齿顶径向方向、齿廓工作面附近以及齿根处沿相邻齿齿根圆弧进行分析,获得了对比实验数据,通过实验结果分析出齿轮失效原因并提出相应的改进措施。     

振动攻丝中应力波动对攻丝扭矩影响的理论与试验研究

通过对振动攻丝中丝锥刀齿的运动轨迹进行分析,说明刀齿对切削区中随机分布的微裂纹是呈三维脉冲力作用的。基于动态断裂力学理论,对含有半无限裂纹的无限大弹性体在阶跃力作用下的动态应力强度因子进行理论研究,结果表明刀齿的脉冲力作用效果导致切削区的应力产生跃动,即丝锥刀齿以较小的切削力就可完成切削过程。试验所获得攻丝扭矩波动的情况与理论分析的结论一致。     

电磁谐波活齿传动转矩特性分析

提出一种新型的机电集成传动系统,分析了该传动系统的工作原理,基于弹性小变形及变形协调假设,对活齿进行了受力分析,给出了理论状态下啮合力分析的模型和算法,结合啮合力计算示例获得了该种传动装置的啮合力分布特点,推导了传动系统的输出力矩,研究了输出力矩随传动比、线圈匝数、活齿半径、气隙系数、定子槽数等多种参数的变化规律。根据分析结果,对该种传动机构的参数进行了合理的优化。     

Analytical modelling of slot milling exit burr size

A computational model was recently proposed by authors to approximate the tangential cutting force and consequently predict the thickness of the exit up milling side burr. To calculate the cutting force, the specific cutting force coefficient with respect to material properties was used. The model was sensitive to material yield strength and few cutting and tool geometrical parameters. However, the effects of cutting speed, tool coating, and tool rake angle on burr size were neglected. Other phenomena that could affect the burr size such as friction and abrasion were not taken into account either. Therefore, in the current work, a mechanistic force model is incorporated to propose a burr size prediction algorithm. The tangential and radial forces are calculated based on using specific cutting force coefficients in each direction. Furthermore, using the new approach, the burr size is predicated and the effects of a broad range of cutting parameters on burr size and friction angle are evaluated. Experimental values of burr size correlated well with prediction. It was found that the cutting speed has negligible effects on force and burr size. Lower friction angle was recorded when using larger feed per tooth. Consequently, thinner exit up milling side burr was obtained under high friction angle.     

核电站指套管磨损缺陷的扫频涡流检测及创新型特征提取

为避免核电站指套管在微振磨蚀作用下产生磨损缺陷导致反应堆冷却剂泄漏,需要精确定量指套管磨损缺陷深度。建立了指套管涡流检测的有限元模型,通过仿真分析了指套管磨损缺陷的深度、轴向长度、周向角度对涡流检测信号的影响,结果表明涡流检测信号的相位角特征与缺陷深度不是独立相关的,使用常规单频涡流检测方法会导致缺陷深度误差过大。基于此提出了指套管磨损缺陷的扫频涡流检测方法,并从中提取了创新型特征,即过零频率特征。仿真分析结果表明过零频率特征与缺陷深度高度独立相关。