考虑时变摩擦的直齿轮副啮合刚度计算及其影响因素分析

针对直齿轮副啮合过程存在时变摩擦问题,建立直齿轮副啮合模型,推导齿轮副在啮合点处的相对滑动速度、卷吸速度、滑滚比、综合曲率半径及轮齿接触压力,研究单双齿交替啮合过程中单齿承载变化下的齿面摩擦因数变化规律。基于势能法推导计及时变摩擦的直齿轮副啮合刚度解析式,分析无摩擦力、定摩擦力和时变摩擦力作用下直齿轮副啮合刚度的变化规律,进而研究时变摩擦作用下齿轮模数、齿宽、压力角、粗糙度、输入转矩等参数对直齿轮副时变啮合刚度的影响规律。研究结果表明,时变摩擦因数在单双齿交替啮合区发生突变,在节点处趋于0;摩擦力作用下单齿刚度在啮入阶段将增大,啮出阶段将减小;定摩擦力作用使啮合刚度在节点处发生突变;时变摩擦力作用使啮合刚度在单双齿交替啮合处发生突变,在节点处与无摩擦时变化规律一致;齿轮副啮合刚度随模数、齿宽增大而增大,随压力角增大而减小;啮合刚度变化量随齿面粗糙度增大而增大,随输入转矩增大而减小。     

放射性气载流出物取样代表性分析

为获取核设施放射性气载流出物单点连续监测取样位置,提出基于随机轨道模型(DRW)的气-固多相湍流耦合方法求解代表性取样区域。借助k-epsilon湍流模型模拟连续相,并引入离散颗粒模型(DPM)模拟离散相,建立基于DRW模型的排风管道内流道气-固多相湍流耦合计算模型,计算了核设施气载流出物在管道内流道流场分布规律,分析了内流道流体气旋角、气流速度、示踪气体浓度、气溶胶粒子浓度与管道高度间的关联关系。分析结果表明,随着截面高度的增加,气旋角、气流速度变异系数(COV)、示踪气体浓度COV及示踪气体浓度最大值与平均值的偏差逐渐降低并趋于稳定,气溶胶粒子浓度COV在截面6与截面8满足取样代表性要求;基于计算流体动力学方法可快速地确定出代表性取样位置,为气载流出物单点取样现场试验提供了理论参考依据。     

弧齿锥齿轮箱动态特性分析及辐射噪声预估

以升船机同步系统用弧齿锥齿轮箱为研究对象,综合考虑锥齿轮副刚度激励、误差激励和啮合冲击激励等内部动态激励,建立了包含弧齿锥齿轮副、传动轴、轴承和箱体等的齿轮系统动力有限元模型,采用ANSYS对齿轮系统进行动态响应分析,得到齿轮箱的振动位移、振动速度及振动加速度;以箱体表面节点振动位移为边界激励条件,在SYSNOISE中建立箱体声学边界元模型,采用直接边界元法进行辐射噪声预估,得出箱体表面的声压云图及场点的辐射噪声。结果表明:齿轮箱动态响应及辐射噪声的峰值频率均出现在啮合频率及其倍频处。     

内啮合曲线构型齿轮传动基本原理及接触分析

在齿轮传动共轭曲线理论研究的基础上,以内啮合曲线构型齿轮传动为对象,推导了沿给定接触角方向的空间共轭曲线副啮合方程,建立内啮合条件下空间共轭曲线副表达式,根据空间等距包络方法构建继承内啮合共轭曲线副特性的啮合齿面,通过改变成型曲面的相对运动位置及等距半径,提出凸齿廓-凸齿廓、凸齿廓-平面和凸齿廓-凹齿廓3种接触型式;以空间圆柱螺旋曲线为例,结合理论分析结果及主要设计参数,建立凸齿廓-凹齿廓内啮合曲线构型齿轮副三维实体模型;定义齿面接触点压力角,给出基于空间共轭曲线的齿面滑动率计算算法,完成内啮合齿面接触迹线计算及分析,后续将对齿面啮合性能、接触力学特性及制造方法进行研究。     

基于流固耦合的旋叶式压缩机排气阀片振动噪声预估与试验EI北大核心CSCD

为揭示旋叶式压缩机排气阀片振动特性,建立阀片单质点模型。(1)研究排气工况、几何参数与阀片振动位移的关系,得到升程限制器改进结构;而后,建立改进阀片排气结构流固耦合模型,研究阀片流动特性;(2)基于流场湍流参数建立排气阀片宽频噪声模型,研究改进阀片噪声分布规律,借助旋叶式压缩机噪声实验台,对改进前后压缩机整机噪声进行测试。研究表明:改进阀片参数,有效提高了平贴时间,降低了阀片振动速度峰值;阀片工作中消气槽流场处存在负压区域,阀片关闭时排气孔处流场存在回流现象;排气结构气动噪声源主要集中在阀片与阀座发生撞击的表面和消气槽附近;改进后压缩机部分频域段降噪明显降低,后部场点噪声幅值降低最大达6%。     

基于Adams的圆弧-抛物线构型点接触齿轮动力学分析研究

以圆弧-抛物线构型点接触齿轮为研究对象,结合Adams动力学分析软件,深入研究了其动力学性能及相关特性变化规律。首先,基于空间曲面啮合基本原理,推导了圆弧-抛物线构型点接触齿轮的齿面方程,依据给定设计参数,建立了啮合齿轮副的三维模型;其次,基于Adams建立圆弧-抛物线构型点接触齿轮虚拟样机,仿真后得到齿轮法向接触力、周向力、径向力和轴向力的变化规律,对比分析了同参数、工况下圆弧-抛物线构型点接触齿轮和普通渐开线斜齿轮的法向接触力变化规律以及啮合刚度对齿轮法向接触力的影响。研究结果表明,圆弧-抛物线构型点接触齿轮的动态性能在一定程度上优于同参数、同工况下的普通渐开线斜齿轮,传动更平稳;啮合刚度对圆弧-抛物线构型点接触齿轮的动态性能有一定的影响,在合理的范围内啮合刚度越大,齿轮的传动越平稳。研究结论可为圆弧-抛物线构型点接触齿轮的设计提供依据。     

基于浸入固体法的湿式离合器调压阀流场数值仿真

以船用湿式摩擦离合器调压阀内流道流场为研究对象,运用浸入固体方法模拟接脱排过程中调压阀阀芯的运动状态,建立了椭球形调压阀流体域和固体域的三维计算模型,借助CFX软件分析离合器接脱排过程中调压阀内润滑油的压力和速度分布情况。结果表明:油液流经阀口后,压力明显下降,并在阀口右侧形成低压区;流速迅速上升,并伴有涡流和回流现象;仿真结果与试验得到的调压阀压力试验曲线吻合良好。     

基于 FBG 改进泄压阀的旋叶式压缩机 排气压力感知研究

针对旋叶式压缩机排气压力精准监测难问题,提出了基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)改进泄压阀的旋叶 式压缩机排气压力感知方法。 首先,依据旋叶式压缩机泄压阀结构特点,结合 FBG 传感理论,建立了膜片式压力传感器模型, 揭示了压力与中心波长的映射关系;其次,设计了基于泄压阀的三段式 FBG 压力温度复合传感器,理论分析表明该传感器灵敏 度为 304. 26 pm/ MPa;最后通过仿真实验分析,研究了膜片半径、厚度对传感器灵敏度的影响,得到了最优半径与厚度组合(R = 5 mm, h = 0. 6 mm),实验灵敏度为 330. 78 pm/ MPa,研究对旋叶式压缩机状态监测及功耗控制具有重要的理论和实际工程 价值。     

基于动网格的齿轮箱内部流场数值模拟

基于不可压缩流体控制方程和RNGk-ε湍流模型,建立齿轮箱油浴润滑的三维流体模型。借助流体计算软件Fluent,应用动网格及UDF技术对齿轮箱油浴润滑的内部流场进行动态数值模拟,研究齿轮箱内瞬时油液分布以及油压、流速变化规律。计算表明：运用动网格技术能较好的模拟齿轮箱内部两相流场中油液分布及压力和速度的动态变化。     

反应型压制去污剂喷洒数值模拟与试验研究

针对目前反应型压制去污剂喷洒作业中常出现喷嘴堵塞问题,提出一种压缩空气喷洒反应型压制去污剂的作业方法,设计了一种喷洒专用喷头。建立喷头喷洒过程流体分析模型,基于计算流体动力学方法(CFD)对喷头在不同入口压力下的内部流场压力、流速及喷洒状态进行了模拟。 分析表明,当喷嘴入口压力高于2 MPa时,反应型压制去污剂的喷洒雾化均匀。为验证结构设计及分析模型的合理性,搭建喷洒试验装置,对反应型压制去污剂喷洒性能开展了试验研究。实际喷洒效果与仿真结果较为接近;去污剂的喷洒雾化较为均匀,喷洒效果较好。