间隙对内啮合摆线转子压缩机运动特性的影响

在忽略其他间隙的情况下，仅考虑外转子和缸体镜面间隙，分析了该间隙对运动的影响，详细分析了齿间间隙对内外转子的运动及啮合关系变化的作用．采用数值迭代的方法，结合实例计算了一定间隙下，外转子偏转角度、参与啮合的外转子齿号以及实际内转子啮合点发生角．研究结果表明，外转子和缸体镜面间的间隙会造成启动过程中的冲击，而齿间的间隙会导致理想情况下的多点同时啮合运行关系转化为单点啮合．如果认为主轴转速均匀，则齿间间隙会造成外转子转速产生波动．该问题的研究可为非理想情况下的内摆线转子压缩机的受力分析研究打下基础．     

内啮合摆线转子压缩机缸体支撑力位置理论研究

为了限制内啮合摆线转子压缩机中外转子绕内转子公转的趋势,在外转子上施加一个支撑力,对支撑力的位置进行了详细分析.研究结果表明,内啮合摆线转子压缩机中支撑力的方向和位置完全是由几何关系决定的,而与气体力、接触力等无关,因此在对该压缩机进行受力分析时,必须首先确定支撑力位置,然后再计算支撑力和接触力.该研究可为内啮合摆线转子压缩机的动力学设计提供参数.     

内啮合转子压缩机齿间啮合效率研究

首先分析了内啮合转子压缩机内外转子的运动特点,给出了齿间绝对速度和相对速度的计算公式,然后借鉴普通摆线齿轮的分析方法,详细研究了转子间啮合效率的计算方法,得到了啮合效率的计算公式.研究结果表明,内啮合压缩机转子和普通摆线齿轮不同,其啮合效率不仅和型线的结构参数有关,还和齿间接触力有直接关系.因此,只有得到齿间的受力分布后,才能获得齿间的啮合效率.研究结果对此类压缩机的动力学设计具有一定的参考价值.     

双螺杆压缩机齿间间隙分布的计算

基于双螺杆压缩机齿间间隙的生成原理,提出将阴、阳转子齿面沿接触线的法向间隙作为阴、阳转子的齿间间隙,将螺杆压缩机齿间间隙分布的计算转化为沿接触线的间隙分布的计算,即转化为沿接触线的间隙带的计算.计算结果表明,螺杆压缩机齿间间隙分布存在跃升现象.该方法可以获得完整的齿间间隙分布规律,可以量化不同的齿间间隙获得方法对齿间间隙分布的影响,计算精度能够满足工程设计的需要.     

双转子空调压缩机的性能研究

研究了两转子相互错开１８０°的双转子空调压缩机．以热力学基本方程及马丁－侯方程为依据，顾及双转子与单转子不同的特点，并考虑了工质和润滑剂的泄漏、气缸壁和转子间的热交换、气阀的运动规律等因素，建立了双转子压缩机的工作过程数学模型，编制了以模型为依据的仿真计算机程序．通过对样机的基本性能指标测试分析，取得了与仿真值相一致的结果．还对双转子压缩机的动力性能作了研究，给出了其能量不均匀度值与单转子压缩机值的大小比较．这种空调用双转子压缩机比单转子压缩机有很大的优点，如：负载均匀、振动小、单机制冷量大等，因此，该双转子压缩机特别适用于变频调速的空调器．研究结果对设计及制造空调压缩机有重要的参考价值．     

同步回转式混输泵端面的相对运动及摩擦分析

从同步回转式混输泵转子和缸体的几何特性出发,建立了转子与缸体端面间的相对运动轨迹方程和相对速度数学模型,计算并分析了缸体端面上一系列点相对于转子端面的轨迹曲线和相对速度,分析了固定端面间隙下端面的摩擦功耗.结果表明:转子端面上远离滑板槽一侧与缸体端面间的相对速度较大,该区域的摩擦与磨损较为突出;在端面间隙为定值的条件下,样机的转子与缸体端面的平均摩擦功耗仅为1.4 W,与同等规格的具有固定缸体的旋转机械相比减少了98.2%;同步回转式混输泵转子与缸体端面的相对速度较小,可以采用接触形式的端面密封,以减少转子与缸体端面的磨损,降低端面间隙的泄露损失.     

螺杆压缩机设计理论与关键技术的研究和开发

基于螺杆压缩机热、动力学的理论研究，建立了螺杆压缩机工作过程中热力学、动力学计算的数学模型，并在螺杆压缩机工作过程指示图录取、压力脉动测试、转子轴向力测量、油分布的可视化等实验研究基础上，揭示了螺杆压缩机热、动力性能与转子型线等设计参数之间的内在规律，建立了完整的螺杆压缩机设计理论．在设计理论的指导下，开发了转子型线设计、刀具刃形设计、SCCAD设计等技术和软件，与本行业知名企业合作开发系列产品，并实现大批量生产，使新产品广泛应用于制冷空调、空气动力和石油化工等领域，实现了我国螺杆压缩机产品的更新换代，推动了我国压缩机行业的技术进步和产业结构优化．     

旋叶式压缩机叶片运动学理论研究与仿真

分析了叶片偏置式旋叶式压缩机的优势,用等距曲线的包络原理,将叶片的运动简化为叶片主圆弧圆心的运动,对叶片偏置式旋叶式压缩机建立起叶片运动学模型,导出了叶片位移、叶片速度及叶片加速度与转子转角的关系,并由获得的理论进行了仿真分析,该方法避免了求叶片接触点的复杂过程,同时具有求解的精确性。由于偏置式叶片与对心式叶片其运动学特征有较大的差异,对叶片偏置式旋叶式压缩机的叶片运动分析,不能简单地采用对心式叶片的分析方法,由简化方法计算分析所获得的结论不能表明所研究缸体型线具有的运动学和动力学特性。对广泛应用的偏置式旋叶式压缩机叶片的运动学提出了科学符实的理论计算方法,对实现高容积效率和高效压缩的多段组合的缸体型线的创新,提供了可靠分析的理论基础,拓宽了旋叶式压缩机的设计理论。     

间隙环流作用下的转子动力学性能分析

为研究间隙环流对转子动态性能的作用规律,根据流体的连续定理和动量定理建立了描述间隙环流运动规律的偏微分方程组,采用线性摄动方法将间隙环流内流体压力的稳态量和动态量分离,求解得到间隙环流动态作用力的表达式.为验证该流场计算模型,搭建了一个实验装置.使用有限元方法建立实验台干转子的动力学模型,通过实验测试干转子的固有频率,对动力学模型中法兰连接处的接触刚度等参数进行标定.将间隙环流的动态作用力分解为质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵的形式,施加到干转子动力学模型上,得到湿转子的动力学模型.求解该模型得到转子的动力学特征参数对于转子转速的变化规律.通过对间隙环流试验模型进行计算和实验测试,验证了该模型的有效性.研究结果表明,间隙环流能显著降低转子的固有频率,并能够在一定的转速范围内造成转子失稳.     

内啮合摆线转子压缩机齿型修正研究

为了解决内啮合摆线转子压缩机的型线在修正前存在余隙容积大、无法铣削加工等问题，以内外转子的齿数比为6：7为例，采用共轭啮合的基本原理，首先讨论了可与内转子完美啮合的外转子极限完美型线修正方法，该方法可得到最小的余隙容积，虽然实用化较为困难，但可作为其他修正方法的判定界线．进而提出了一种较简单并可实用化的圆弧型线修正方法，该方法也可减小余隙容积，同时可用普通的铣削方法加工，能够大大降低加工的难度和成本．这些修正方法的研究可为内啮合摆线转子的实际应用打下理论基础．     

渐开线齿轮啮合碰撞力仿真

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法.建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法.对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x 向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究.仿真结果表明:齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0kN增加到最大碰撞力后又减小至0kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率.     

斜齿轮精确接触分析有限元建模方法

针对影响齿轮有限元接触分析应力计算精度的关键因素：有限元模型网格质量、接触带网格密度和齿面节点几何精度,提出一种高效的斜齿轮三维有限元精确齿面控制建模方法.优化算法求解接触线方程,规划斜齿轮节点模型潜在接触带节点分布,局部细化接触带单元,映射轮齿表层节点到设计齿面上,实现齿面精确几何建模.数值实验表明整体采用六面体单元映射网格划分结合接触带局部单元细化建模方法,能够有效地解决斜齿轮有限元接触分析计算精度与计算效率之间的矛盾.     

波齿传动啮合状态几何模型的建立及其应用

本文建立了波齿传动啮合状态几何模型。在几何模型的基础上,首先讨论了波齿传动重合度的计算,其次讨论了啮合副间作用力的等效性,简化了作用力的求解。     

柔性起落架间隙型摆振动力学分析

针对某型飞机在服役过程中出现的起落架间隙型摆振问题,基于起落架柔性多体动力学模型,采用L-N(Lankarani-Nikravesh)接触理论建立了含间隙旋转副、球副动力学子模型,并采用起落架动力试验的结果对模型进行效验;定义了间隙位置对起落架间隙型摆振的影响分类;然后研究了运动副副元素刚度、运动副间隙大小以及飞机滑跑速度对起落架间隙型摆振的影响.结果表明:转环与上扭力臂处和支柱与下扭力臂处间隙对机轮低频摆振影响要比扭力臂间间隙影响大,但对起落架摆振影响都属于第一类.轮毂轮轴间间隙影响机轮高频摆振,对起落架摆振的影响属于第二类;在设计范围内,运动副副元素弹性模量越小,机轮摆角、运动副间碰撞接触力越小;运动副间隙越大,摆角越大.飞机滑跑速度越大,机轮摆角越小.研究结论可为间隙型摆振的发生机理和防摆设计提供研究途径.     

仿真技术在减速器设计中的应用

从齿轮传动的基本原理出发,系统地分析了齿轮传动系统的动力学模型,提出了基于齿轮副接触算法的动力学仿真模型.利用仿真软件建立了减速器虚拟样机模型,综合考虑了多种影响因素.计算结果很好地反应了实际的齿轮啮合接触行为,所使用的仿真方法及得到的分析结果对减速器的工程设计及性能校核具有参考价值和指导意义.     

双模数大排量齿轮泵动态特性仿真研究

设计双模数啮合齿轮泵,对主、从动齿轮啮合过程及接触强度进行了仿真研究.将两种不同模数的齿轮进行匹配,设计双模数主、从动齿轮,提高齿轮的排量;以刚度、阻尼、摩擦系数模拟齿轮之间的油膜间隙,对主、从动齿轮的工作过程进行仿真研究,再利用Workbench对主、从动齿轮进行接触有限元分析.计算分析结果表明:双模齿轮泵排量是同体积齿轮泵的2～6倍,齿轮泵工作时,第一对小齿啮合时接触应力最大,从动齿轮工作过程中的变形量大于主动齿轮,两齿轮的安全系数较大,强度能够满足使用要求.     

微机械黏着接触问题的建模和分析

为研究微机械系统中的黏着、接触和变形等微观现象，基于经典弹性理论和Lennard-Jones势能定律建立了弹性球-球黏着接触模型，得到了黏着力、球面变形量及接触半径随两球体间距的变化规律．结果表明：在黏着引力的作用下，两球体在尚未接触时已产生明显的拉伸变形，导致两球体在1．5倍的原子间距时开始接触；当两球体接触后，球面轮廓和黏着力在接触区内外之间光滑过渡，不存在明显的接触区临界值．通过分析黏着力随间距的变化规律，得出了只有当两球体间距大于5倍的原子间距时，刚性黏着模型才能比较准确地得出两球体间黏着力的结论，为微机械黏着接触问题、纳米摩擦学和原子力显微镜的动态扫描等研究提供了理论根据．     

新型余弦齿轮传动的重合度分析

推导了余弦齿轮传动的重合度计算公式,进一步讨论了余弦齿轮传动重合度随齿数、模数、分度圆压力角等参数的变化规律,并与渐开线齿轮传动进行了对比.结果表明,余弦齿轮传动的重合度随齿数、模数的增加而增大,随着压力角的增加而减小.在相同的设计参数下,余弦齿轮传动的重合度明显大于渐开线齿轮传动.图5,参12.     

基于精密铸造技术的螺旋齿面齿轮拓扑齿面计算机辅助设计

为了获得高啮合稳定性的面齿轮传动机构,提出了一种螺旋齿面齿轮计算机辅助三维拓扑修形设计,获得点接触面齿轮啮合副以避免发生边缘接触的方法。首先建立接触路径修形设计的数学模型,采用虚拟插齿面齿轮原理,通过预先设计的传动误差函数实现了沿期望接触路径的齿面齿廓修形;然后利用计算机辅助设计技术构建沿接触线修形的数学模型,进行了沿接触线方向修形设计;通过修形量的叠加,重构了三维拓扑修形齿面,最终获得点接触双凸型面齿轮传动。最后以两种不同修形参数的螺旋齿面齿轮为例进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis, TCA)。结果表明：设计参数与仿真结果高度一致,验证了计算机辅助修形设计方法的合理性。     

变速箱行星轮系的动力学仿真

为研究两挡变速箱行星轮系传动过程中的振动特性和轮系间轮齿动态啮合力的变化规律,利用Adams动力学软件建立变速箱行星轮系机构的动力学模型。根据变速箱的工作原理,对行星轮系的动力学行为进行仿真模拟,结果表明：行星轮系输出角速度和角加速度的曲线呈明显周期性,且仿真分析和理论结果的误差为0.6%,以此证明行星轮系仿真模型的正确性。由于轮齿啮合具有一定的周期性致使轮系振动也具有周期性的特点,输出振动角加速度在理论值0°/s²上波动。太阳轮和内齿圈分别与行星轮之间的动态啮合力主频率为2倍关系,太阳轮与行星轮径向、切向啮合力存在90°的相位差,行星轮系轮齿间的接触力满足力平衡关系,与理论分析相一致。