摆线针轮传动接触热弹流润滑特性

针对摆线针轮行星传动啮合过程中啮合齿面摩擦行为影响系统动态特性、传动效率及接触疲劳特性等问题,基于牛顿流体及指数率、Ree-Eyring模型建立摆线针轮线接触时变热弹流润滑数值分析模型,获得理想安装的摆线针轮副完整啮合周期内摩擦力、摩擦系数及摩擦损失功率变动。结果表明,基于牛顿流体及指数率流体模型所得摩擦系数与工程实际不符;基于Ree-Eyring模型纯滚动啮合产生的热效应在重载下对啮合过程中膜厚、摩擦损失功率影响较大,对压力、摩擦系数影响较小。研究非牛顿流体特征参数与摆线针轮传动设计参数对啮合中摩擦系数、摩擦损失功率影响规律表明,流体特征应力增加摩擦系数及损失功率均减小;短幅系数取较大值时大部分啮合区间摩擦系数增加、摩擦损失功率减小。     

直线运动滚动导轨副混合润滑研究

综合考虑了直线运动导轨副接触几何、预紧力、真实表面粗糙度、曲率系数等因素,建立了直线运动导轨副混合润滑数值模型,研究了滑块移动速度、曲率半径系数、工作载荷、表面粗糙度对导轨接触副润滑特性的影响,得到结论:导轨副法向工作载荷、最大赫兹接触压力和赫兹接触半径随着外加总载荷的增大而增大,平均膜厚随着载荷的增大而减小;混合润滑模型可预测导轨副在大范围工况条件下完整的润滑状态;直线运动导轨大多工作在混合润滑状态下,随着滑块移动速度的增加,接触界面由边界润滑状态向混合润滑状态转变,润滑性能逐渐提高;适当增加曲率半径系数,有利于润滑油膜的形成与稳定。     

圆柱滚子轴承油膜特性的数值标准计算方法

为定量评价圆柱滚子轴承的油膜特性,基于Fortran程序,建立了热弹流润滑模型。该模型考虑了润滑油温度、载荷等参数的影响,计算得到了承载区的润滑油压力和膜厚分布。结果表明,润滑油压力中间较大,入口区和出口区都减小到零。膜厚在中间区域较小,入口区和出口区较大。在出口区附近出现第二压力峰值,在同一位置附近出现最小膜厚值。据此可以对轴承润滑状态进行定量评价,指导轴承的设计和使用。     

振动冲击对海水润滑塑料轴承时变热弹流润滑的影响

建立了冲击载荷作用下综合考虑热效应和时变效应的海水润滑塑料轴承弹流润滑数学模型;利用压力求解的多重网格法,弹性变形的多重网格积分法及温度求解的逐列扫描技术数值模拟了连续冲击载荷作用下海水润滑膜压力及膜厚的分布;对比分析了正弦周期脉冲及三角形周期脉冲作用下的润滑膜中心压力、中心膜厚及最小膜厚随时间变化的特性;讨论了载荷幅值及脉宽对润滑膜特性的影响。数值计算结果表明,压力的变化周期同载荷的一致,膜厚的变化滞后于冲击载荷及压力的变化;随载荷幅值的增大,压力和膜厚的振幅增大,中心压力的对称线下移,相应膜厚的对称线上移;随脉宽的增大,中心压力的最大值变大,最小膜厚的最小值变小。     

精密机器人用RV传动系统的力学性能

目的了解RV传动机构的载荷分布,研究系统的力学性能。方法对精密机器人用2K-V型RV传动系统的结构进行简单介绍,分析RV传动的特点;对RV传动中的外啮合行星传动机构和内啮合摆线针轮传动机构的受力情况分别进行研究,并考虑摆线针轮的初始啮合间隙,多齿啮合原理以及曲柄轴转臂轴承的作用力。结果短幅系数K1的选取对摆线轮受力大小有直接的关系,摆线轮齿与针齿的啮合作用力与该啮合点处摆线轮齿实际弹性变形成线性正比关系。结论 RV传动系统在机器人领域具有广泛的应用前景,研究力学特性对RV传动机构的精度设计、制造加工提供了一定理论依据。     

滤波减速器润滑特性研究

为了研究啮合位置、载荷、转速等因素对滤波减速器润滑特性的影响, 建立了滤波减速器的内啮合润滑模型,将牛顿(有限元)法应用到弹流润滑方程组的求解中,利用Matlab软件,采用数值计算方法,实现了弹流润滑方程组的完全数值解,得到了滤波减速器轮齿在不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下啮合轮齿表面油膜压力和油膜厚度值,分析了不同啮合位置、不同载荷以及不同转速下轮齿所处的润滑状态,得到了啮合位置、载荷以及转速等因素对轮齿润滑特性的影响规律.结果表明：在轮齿的啮入、啮出及节点处,润滑薄膜厚度值不一样,节点处的润滑膜厚值最小;载荷增大时,轮齿表面油膜压力会变大,而油膜厚度会变小;转速增高时,油膜厚度会变大,而油膜压力变化不大.     

类金刚石薄膜在干摩擦、油和脂润滑条件下的摩擦学性能分析

通过钢/类金刚石(DLC)薄膜摩擦副在干摩擦4、122油和L252脂润滑条件下的球-盘摩擦学试验,对比分析润滑条件、载荷、速度对DLC膜摩擦系数的影响,利用原子力显微镜分析膜层磨损性能,研究润滑条件对膜层磨损寿命的影响。结果表明:油、脂润滑下DLC膜最大静摩擦系数分别减小了17%和38%;从0～2000 r/min转速范围内,DLC膜摩擦系数随转速增加而减小,油润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数小15%～48%,脂润滑下相比干摩擦DLC膜摩擦系数在0～500 r/min转速范围小,超过500 r/min后干摩擦DLC膜摩擦系数小;油和脂润滑条件下,DLC膜层的磨损程度明显降低,磨损率相比干摩擦条件下分别减小了7.4倍和15.5倍。     

电流变液对活塞式结构振动的控制

本文研究了电流变液和弹簧所组成的粘弹性型活塞式结构的振动.实验表明,随外加电场强度增加,结构振动幅值减小,系统谐振峰向高频方向移动.这种效应在振动低频区段更为显著.据此可制作阻尼可控结构.     

启动振动与海浪冲击耦合时变UHMWPE轴承润滑分析

建立了启动过程超高分子量聚乙烯(UHMWPE)轴承的弹流润滑模型。综合考虑加速过程伴随振动与冲击载荷耦合时变效应,数值模拟了UHMWPE轴承不同工况下启动时的润滑情况,以期为实际工况中UHMWPE轴承的安全运转提供参考。结果表明:冲击对压力的影响较大,而振动对膜厚的影响较大。轴法向振动与海浪冲击同周期下,当两者变化一致时,将产生叠加的协同作用,反之则相互削弱。其中负正弦振动对压力和膜厚的影响更为明显。随着加速度的增大,压力随之降低,膜厚随之增大,膜厚增幅变大,振动对压力和膜厚的影响变小。     

双自由度共振消声器及其控制研究EI北大核心CSCD

提出一种具有可调双消声波峰的压电式消声器,可依据降噪要求来调节电压和穿孔率大小,实现两个低频段的声波吸收可调谐。运用Comsol声固耦合模块计算消声结构参数对频移特性影响的规律:穿孔率减小,双消声峰向低频偏移,第二消声峰的幅值和频率范围明显减小,反共振点位置不变;膜厚增加,第一阶消声峰值基本不变,第二阶消声峰值向低频偏移。分析了不同加载电压下的压电薄膜位移变化情况,搭建实验平台测试不同电压条件下结构的传输特性,基于逆压电效应的压电薄膜可以有效地抑制或增强膜的振动响应,改变反共振点位置,电压由0增加到300 V,第一消声峰值频率向高频偏移85 Hz,第二消声峰向高频域移动了125 Hz。     

转速数对滑动轴承动力学系数影响研究

本文建立了滑动轴承的基于短轴承非线性油膜力模型,通过转速对轴承动力学特性的影响研究,得到了偏心率、最小油膜厚度、最大油膜压力、摩擦功耗、温升、临界轴颈质量、刚度系数、阻尼系数、二维和三维油膜压力的影响因素研究;在对三维油膜压力分析时发现存转速存在在一个临界值,当转速低于这个临界值时,转速对最大油膜压力影响较大,当转速高于这个临界值时,转速对最大油膜压力影响不大。     

双吸式液环泵内流场及壳体压力脉动分析

为分析大流量液环泵内流场与外特性,文章对双吸式液环泵内部流动进行数值模拟,对轴向不同位置的内流场和壳体压力脉动特性进行研究。结果表明：轮毂直径的变化主要影响气相的分布,过渡区气相面积随着轮毂直径的减小逐渐增加。叶轮流道内速度流线曲率变化剧烈,吸排气口附近流速较高,二次流旋涡主要集中在压缩区和过渡区,在轴向上中间截面过渡区内旋涡更加明显。壳体内壁压力脉动幅值在圆周角50°和300°附近出现极大值,压力脉动幅值极差随着轮毂直径的减小而降低,各特征截面压力脉动幅值极差分别为4.9 kPa、4.8 kPa、4.7 kPa。轴向不同位置相同角度处压力系数的主频特征基本相同,压缩区壳体内壁压力脉动一阶主频为轴频,其他区域的主频为叶频。从吸气区至排气区,叶频对应的压力脉动幅值逐渐减小,在压缩区达到最小值后呈增加趋势。     

工艺参数对剪切旋压旋压力和壁厚差的影响

在锥形件剪切(变薄)旋压过程中,旋压力分析对于确定工艺参数及设备选型都具有重要意义,而壁厚差是衡量旋压件成形质量的关键指标之一.基于ABAQUS/Explicit平台建立了锥形件剪切旋压的三维有限元模型,进而获得了偏离率、旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速及旋轮直径对LY12M锥形件剪切旋压旋压力和壁厚差的影响规律.研究表明:旋压力随偏离率增加而减小,随旋轮圆角半径、旋轮进给量、芯模转速的增加均呈上升变化趋势;偏离正弦律的程度越大,壁厚差越大;旋轮圆角半径为毛坯厚度的1～2倍,壁厚差较小;较大的旋轮进给量和芯模转速有利于减小壁厚差.旋轮直径对旋压力和壁厚差的影响不显著.     

双轴载荷下复合材料十字型试样几何形状对中心测试区系数的影响

基于双轴拉伸载荷下复合材料十字型试样的设计特点,对比分析了不同几何形状的十字型试样在不同厚度比和载荷比条件下中心测试区应力集中系数和承力系数的变化规律,并开展了不同载荷比的双轴拉伸实验进行验证。研究表明:十字型试样中心测试区系数与载荷大小无关,与试样几何形状、厚度比及载荷比有关;等宽加载臂宽度越小、厚度比越大,应力集中系数越小,载荷比不同,应力集中系数也不同;一般而言,中心测试区承力系数随厚度比增加而增大,x向承力系数βx随载荷比增加呈非线性增大,y向承力系数βy随载荷比增加呈线性减小;在双轴拉伸载荷条件下,形状D十字型试样在载荷比f=4/1时中心测试区y向应力分量为负值,表现为压应力状态。     

高速球轴承热稳定性研究EI北大核心CSCD

基于球轴承拟静力学模型,考虑润滑油流变特性、热源和结构尺寸随温度的时变特性。利用热网格法建立了高速球轴承瞬态热计算模型,通过求解热平衡方程得到轴承瞬态变化特性,研究了工况参数对轴承生热量、温度和热诱导载荷的影响规律,为高速球轴承润滑参数选取、结构优化、热失效机理和故障分析提供了理论依据。结果表明:内圈转速和轴向载荷的变化均对轴承的热平衡温度和热诱导载荷有显著影响;适当降低润滑油的黏度、增大空气的对流系数有利于减小轴承热诱导载荷;预测结果和文献测试结果吻合较好。     

基于数字信号处理的轴流泵压力脉动试验研究EI北大核心CSCD

传统电信号压力传感器受电流干扰严重,为准确地获得轴流泵内部压力脉动特性,采用高精度数字压力采集系统对一轴流泵模型的叶轮进口、导叶流道内和导叶出口进行压力测试,试验在包含马鞍区的4个流量工况(0.45Q_d、0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下进行。试验结果表明:在稳定工况(0.8Q_d、1.0Q_d、1.2Q_d)下叶轮进口监测点P1的时域信号为规则的正弦波,脉动周期与叶片通过周期一致;受叶轮与导叶的动静干涉影响,导叶内部P2及出口P3均出现了小峰值的二次谐波。在非稳定工况(0.45Q_d)下各点的时域信号均出现较大峰值的二次谐波。通过快速傅里叶变换(FFT)获得了各监测点的频域结果:稳定工况下各监测点的压力脉动主频均为叶频(BPF),从叶轮进口至导叶出口幅值逐渐减小;非稳定工况下由于回流和叶顶泄漏涡等因素的影响,各监测点的频率成分复杂,主频向高频段移动且伴随有较强高频信号,脉动幅值大于其余工况。     

高速球轴承热稳定性研究

基于球轴承拟静力学模型,考虑润滑油流变特性、热源和结构尺寸随温度的时变特性。利用热网格法建立了高速球轴承瞬态热计算模型,通过求解热平衡方程得到轴承瞬态变化特性,研究了工况参数对轴承生热量、温度和热诱导载荷的影响规律,为高速球轴承润滑参数选取、结构优化、热失效机理和故障分析提供了理论依据。结果表明:内圈转速和轴向载荷的变化均对轴承的热平衡温度和热诱导载荷有显著影响;适当降低润滑油的黏度、增大空气的对流系数有利于减小轴承热诱导载荷;预测结果和文献测试结果吻合较好。     

搭接-叠片式箔片气体动压轴承转子动力学特性实验研究

本文研制了由搭接式径向轴承和叠片式推力轴承组成的一套搭接-叠片式箔片气体动压轴承,同时设计并搭建了相应的箔片气体动压轴承转子实验台,通过多组转子降速对比实验研究了所提出箔片气体动压轴承的起飞特性,分析了转子不平衡量和外部载荷对该轴承-转子系统的转子动力学影响。起飞实验结果表明,本文所研制的搭接式径向箔片气体动压轴承的起飞转速约为7500 r/min,最大起飞转矩约为220 N·mm。转子降速实验研究结果表明,随着转子不平衡量的增加,转子系统1X频振动幅值逐渐增大、二阶临界转速逐渐降低、次频振动发生频率逐渐提前;随着转子转速的增加,转子系统1X频振动呈现先增大后减小的趋势、次频振动幅值整体逐渐增大;在减小顶箔结构的圆心距后,转子系统稳定性增加。不平衡量与外部载荷加载耦合实验结果表明,不平衡量与外部载荷都会激起系统的次频振动,次频振动幅值随转速升高而增大;并且在激起次频振动方面,不平衡量与外部载荷之间存在着相互放大作用。     

汽车空调用压缩机变转速工况容积效率研究

在变转速工况下进行了压缩机的性能实验,分析了容积系数、压力系数、温度系数和泄漏系数对容积效率的影响以及它们各自在变转速工况下的定义式。容积系数主要与压缩机的结构尺寸和吸、排气压力比有关,压力比的变化对容积系数构成以多变膨胀指数为幂的指数影响;转速变化对压力系数构成二次影响;温度系数和泄漏系数同时受到与压力比和转速的影响。以压缩机的吸、排气压力比和转速为变量,用实验数据拟合了压缩机的容积效率,计算结果与实验数据的平均误差在5％以内,拟合公式具有一定的可信度,适合在压力比为2-10的范围内使用。本文的研究成果可供相关人员在进行压缩机的设计和测试时参考。     

包含转速的航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度及试验验证

采取航空发动机转子与轴承孔之间的计算流体动力学方法,考虑转子转速,推导出任意位置油膜厚度的精准解。建立转子与轴承孔之间的实际接触面积、径向载荷与径向非接触动刚度的理论解。研究结果表明:随着径向载荷的增加,转子与轴承孔两粗糙曲面之间的基准距离非线性减小;增大径向载荷、轴承宽度、润滑油运动黏度,减小转子转速、表面粗糙度,可以有效提高转子与轴承孔之间的径向非接触动刚度;转子的基本额定寿命随着转子转速、径向载荷的变大而缩短;随着转子转速的增加,转子与轴承孔之间的油膜厚度变厚;增加径向载荷或降低转子转速皆将减小转子与轴承孔之间的动摩擦因数;随着偏心率或宽径比的增加,转子的承载量系数都增强。航空发动机转子与轴承孔径向非接触动刚度模型的构建,有益于分析旋转非接触曲面间的真实状态。