齿轮轴过盈配合对轴肩微动磨损的影响研究

针对某动力总成齿轮轴轴肩在工作过程中发生严重微动磨损的现象,利用有限元软件ABAQUS建立了齿轮轴轴肩微动磨损仿真模型.通过对齿轮轴与轴承之间过盈配合的计算分析,得到齿轮轴过盈配合所需的最小过盈量,在此基础上对轴肩所受的微动磨损进行仿真分析,研究过盈配合对轴肩微动磨损的影响.通过分析在不同过盈配合下轴肩接触应力和轴肩变形量对微动磨损的影响表明:增大过盈量,轴承内圈与轴肩接触应力相应增大,轴承与轴肩接触面的相对变形量(即位移幅值)随之增大,轴肩微动磨损亦相应增大.因此,齿轮轴与轴承之间适当的过盈配合既可以保证静止状态下齿轮轴材料不出现塑性变形,又能使齿轮轴转动时有足够的接触压力传递有效转矩,可以有效地减缓齿轮轴轴肩处的微动磨损.     

冷轧组合式支承辊过盈配合面应力和微动滑移的分布及影响因素

采用ABAQUS软件建立冷轧组合式支承辊的三维模型,通过模拟带钢轧制过程获得不同工艺参数条件下支承辊辊套和辊芯之间过盈配合面的应力及微动滑移分布,并分析了辊套厚度、配合面摩擦系数、过盈量、轧制力、弯辊力等参数对过盈配合面应力分布及微动滑移量的影响规律。结果表明:过盈配合面上周向应力最大,径向应力次之,且二者均在轧辊压扁区达到最大;离支承辊长度方向对称面越远,过盈配合面上的微动滑移量越大,且压扁区边部的周向滑移量最大,压扁区中部的轴向滑移量最大;支承辊外径不变时,辊套厚度与过盈配合面等效应力成正比,与微动滑移量成反比;摩擦系数对等效应力影响很小,但与微动滑移量成反比;当过盈量增大时,配合面上的接触应力和应变都增大,微动滑移量先增加后趋于稳定;轧制力增大导致过盈配合面微动滑移量和轧辊压扁区等效应力增大,但弯辊力对等效应力及微动滑移的影响均较小。     

集装箱码头岸桥结构的动力相似分析与试验验证

基于动力相似理论,推导了集装箱码头岸边起重机（简称岸桥）原型结构和1∶50缩比模型的相似比例因子;利用锤击模态试验和地震振动台试验分别获取了1∶50缩比模型的动态特性和地震响应;同时,使用ANSYS软件对原型结构相应的动态行为也进行了系统地分析.研究结果表明,1∶50缩比模型能够准确地预测出其原型结构的动态特性和地震响应,并能为后续的研究提供一个可靠的试验模型.     

行星轮-轴承过盈配合部位疲劳寿命及其影响因素分析

以行星齿轮传动系统为研究对象,借助ANSYS软件进行接触有限元分析,得到行星轮不同轮毂厚度、行星轮与轴承外圈不同过盈量时行星轮配合面的位移与应力分布;采用LMS Virtual.lab软件对行星齿轮传动系统进行多体动力学分析,得到用于疲劳计算的荷载谱;结合修正S-N曲线,运用FE-SAFE软件分析了轮毂厚度、过盈量及表面粗糙度对行星轮过盈配合部位疲劳寿命的影响规律.结果表明:随着过盈量增大、轮毂厚度减小以及表面粗糙度增大,行星轮过盈配合部位疲劳寿命均随之减小.     

考虑柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学响应分析

为研究柔性轮对对高速列车动力学性能的影响，采用刚柔耦合动力学仿真方法，基于CRH380高速列车模型建立了柔性轮对结构条件下的车辆—轨道刚柔耦合动力学模型。分析了轮对柔性与全刚体结构条件下的车辆模型的安全性、轮轨动态相互作用及通过性指标。仿真结果表明，在车速300 km/h时，两模型在动力学指标上具有明显差异，主要表现在柔性轮对车辆模型轮轨垂向力幅值及轮重减载率幅值都低于全刚性体车辆模型，车辆振动加速度、脱轨系数及轮轴横向力波形结果差距较小。     

一种双悬臂梁柔性销轴的微动疲劳研究

大型齿轮增速箱的行星齿轮轴常采用过盈配合的双悬臂梁柔性销轴结构,而该处的过盈配合结构易产生微动疲劳.通过理论计算获得有效过盈量的最值,再利用有限元软件Abaqus模拟柔性销轴的弯曲受载过程,分析弯曲载荷、过盈量和渗碳层深度3个因素对接触应力、摩擦剪切应力以及滑移幅值的影响情况,探究各因素对微动疲劳损伤的影响程度,并使用SWT(Smith-Watson-Topper)临界平面法对销轴结构的疲劳寿命S-N曲线进行预测.对多组试件进行弯曲载荷疲劳加载试验,获得柔性销轴试验S-N曲线,并分析了试验后的构件表面微动疲劳损伤形貌.研究结果表明:弯曲载荷对疲劳寿命的影响大于过盈量的影响,也大于渗碳层深度的影响.采用SWT法预测的疲劳寿命与由试验获得的疲劳寿命吻合得较好.因此,在工程设计中可采用数值仿真分析对柔性销轴的疲劳寿命进行辅助校核.     

高铁轮对过盈配合下导波传播特性

高铁轮轴与轮毂的连接形式为过盈配合,列车运行过程中由于交变载荷的存在,在轮轴应力集中区域易发生微动疲劳损伤.导波具有传播距离长、衰减率低、对微小损伤敏感的特点,非常适用于微动疲劳损伤检测.目前的检测方法大都需要将轮轴拆卸下来,对过盈配合轮毂轮轴上的导波传播特性研究极少.为此,首先通过改变轮轴与轮子装配的过盈量,研究装配质量对导波传播的影响,然后探究能量差法是否可以在装配有轮毂的轮轴上检测损伤.结果表明,导波传播受过盈量的影响较大,过盈量增加则导波幅值减小.由于能量差法是基于结构的轴对称性来检测损伤的,该方法在装配有轮子的轮轴上仍可适用.     

基于缩比模型的水下滑翔机运动相似性研究

利用水下滑翔机缩比模型预报原型运动特征及滑翔经济性的前提是两者运动相似．以天津大学自主研制的PetrelⅡ水下滑翔机作为研究对象,从相似理论出发,基于动力学方程及纳维-斯托克斯(N-S)方程,推导了水下滑翔机原型与模型在运动相似时应当满足相似准则以及相似转换关系．采用计算流体动力学方法计算了不同缩比情况下水下滑翔机的升力系数及阻力系数,得到了尺度相似比与升力系数、阻力系数的关系．分析表明,在稳定滑翔状态下,水下滑翔机缩比模型与原型运动相似需要满足弗劳德准则;在该准则下,在一定的缩尺比范围内,升力系数与阻力系数的尺度效应并不明显,以尺度相似比为0.5设计缩比模型最为合适．通过水池试验获得了缩比模型在一定俯仰角下的速度、升阻比等运动参数,试验结果表明：缩比模型与原型间存在运动相似性;缩比模型在水池试验中得到的横向速度、垂向速度和升阻比与水下滑翔机原型海试结果吻合较好,相对误差满足工程误差要求．论文提出的利用水下滑翔机缩比模型对原型运动参数和滑翔经济性进行预报切实可行,可为大型水下滑翔机的设计提供实验室验证平台,对于缩短研发周期具有重要意义．     

钢管混凝土框架结构模拟地震振动台试验

按1:10缩比设计制作了一榀钢管混凝土柱-H钢梁框架结构模型,并进行了模拟地震振动台试验.测试了模型结构动力特性及在El-Centro波、天津波(N-S)和武汉人工波激励下的地震反应.根据模型加速度、位移和应变反应,按相似关系反推原型结构在各种地震波作用下的地震反应,得到原型结构顶层屋面最大位移和层间位移值,进而得到结构弹性总位移角值和层间位移角值.试验及分析结果表明:模型结构最大位移为3.84 mm、加速度放大系数为3.35;模型结构前3阶频率分别为9.51、10.91和17.75 Hz,对应原型结构前3阶周期分别为1.05、0.92、0.56 s,其整体平扭与平动周期比为0.53(Y向)和0.61(X向);原型结构在8.5度多遇地震时整体处于弹性状态,最大弹性总位移角值和层间位移角值分别为1/750和1/318,未超过现行规范限值要求.     

磷酸铵镁结晶法高效回收提钒废水中的高浓度氨氮

为实现提钒废水中氨氮的高效回收,探究了磷酸铵镁(MAP)结晶法回收提钒废水中高浓度氨氮过程中磷源、镁源、pH值、沉淀时间和n(Mg)∶n(N)∶n(P)对氨氮回收率的影响,采用Box-Behnken响应面法进行优化建模并用XRD分析产物.结果表明:MgCl₂·6H₂O和Na₂HPO₄·12H₂O是最适合的镁源和磷源.最佳沉淀时间为20min.响应面得到的多项式回归方程表明各因素对氨回收率的影响程度为n(Mg)∶n(N)＞n(P)∶n(N)＞pH,在最优条件附近,pH值、n(Mg)∶n(N)和n(P)∶n(N)分别为9.51,1.22和1.12时进行实验验证,氨的回收率为98.32%,模型优化效果明显.综上,通过响应面优化MAP法对提钒废水中氨氮的高效回收有重要意义.     

薄壁圆锥壳畸变相似模型设计及几何区间确定方法

针对传统的相似模型设计方法、量纲分析法以及方程分析法在一些情况下使用的局限性,基于最小二乘法,通过过渡模型固有频率建立了薄壁圆锥壳的畸变相似关系式,并提出一种畸变模型适用区间确定的方法,基于模型与原型在固有特性相似(固有频率成比例映射关系,并且振型保持一致)时畸变模型尺寸适用区间的确定方法,利用多项式拟合,得到单一材料薄壁圆锥壳在不同阶次相似畸变模型几何结构适用区间的边界方程.最后通过试验验证,证明了推导畸变相似关系式的准确性,为薄壁圆锥壳结构试验模型动力学相似提供了理论依据.     

基于知识工程的轮对骨架模型设计

以CATIA为设计平台,运用自顶向下的设计技术对轮对进行基于知识的参数化骨架模型设计,运用CATIA发布功能对骨架模型进行了开放处理,保证了骨架模型与零件实体之间的关联关系。在轮对重要配合关系不变的情况下,通过对骨架模型的变更就能够实现系列化轮对模型的生成,有效地节约了建模时间,提高了轮对设计效率。     

无心内圆磨削质量控制的时序建模方法

本文就如何建立合适的无心内圆磨削工序在线X-R质量控制的AR(n)模型进行了探讨.运用自现场采集得的轴承内圈内孔精磨后的工件尺寸数据建立时间序列模型.文中还对建模时采用的数据长度和适用模型的检验标准作了深入的探讨,提出了用AR(n)模型的临界残差方差函数来确定适用模型的残差极限.     

基于π定理的虹吸式出水管原型和模型虹吸形成时间的相似分析

基于π定理的量纲分析方法,对大型泵站虹吸式出水管虹吸形成过程中水力驱气阶段、水力挟气阶段和虹吸稳定流阶段水流特征量进行了量纲分析,分析了原、模型虹吸形成各阶段所应遵循的流体力学相似准则。结果表明:在重力相似条件下建立物理模型时,在虹吸形成过程的水力挟气阶段和虹吸稳定流阶段,模型的历时与原型相似;在水力驱气阶段,虹吸形成时间除受到Froude数影响,还受到Weber数和Euler数的影响。在进行虹吸式出水管模型试验研究时,仅保持重力相似的模型装置而不考虑Weber数及Euler数的影响,会引起原、模型间比尺效应问题,通过模型预测的虹吸形成时间将比原型的虹吸形成时间偏小。     

圆柱/平面径向微动磨损特性及其对疲劳寿命的影响

从微动磨损特性出发,建立圆柱/平面微动磨损分析模型,通过ANSYS计算接触面的接触应力状态和接触面的相对滑移量,得到接触面的接触半径和微动磨损状况.将微动磨损条件下的疲劳寿命划分为微动磨损阶段、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展3个阶段,给出接触疲劳应力下3个阶段的疲劳寿命计算方法,结合圆柱/平面径向微动磨损实例进行疲劳寿命估算.结果表明,接触面的应力集中导致裂纹萌生点,将单次施载的磨损量工况下疲劳寿命进行比较,得出微动磨损使构件的疲劳寿命降低,无微动磨损下疲劳寿命约为107.     

水电站尾水河道定床变态模型相似律

水电站尾水河道的水流几何形态变化得足够强烈或频繁时，尾水河道中水流单位 长度上的能量损失．主要是局部阻力损失．考虑水流局部能量损失，得到模型相似参 数。采用不同的方法证明了水力摸型试验成果的缩尺影响很小．水力模型试验成果与 原型观测资料比较，两者符合较好。     

自然驾驶工况的驾驶员紧急转向变道行为

基于中国自然驾驶工况数据,提出了紧急工况下驾驶员转向变道行为的特征规律.分析了紧急转向变道避撞、侧移和稳定阶段的驾驶员转向特征,研究了转向持续时间、方向盘转速和转角的线性关系,定义了用高斯函数拟合的转向基元来表征各阶段的转向行为.研究结果表明,转向基元表征了驾驶员转向行为的一般特征,单个转向基元的方向盘最高转速和转角变化线性相关,持续时间恒定,符合人体行为学中趋向行为(reaching behavior)的特征规律.驾驶员的紧急转向变道行为是由多个转向基元组合而成,每个转向基元都是一个开环模型,可通过方向盘最高转速预判驾驶员的转向行为.     

20CrMnTiH本构模型的建立及验证

以高温压缩实验为基础,分析了变形温度1 123~1 423 K、应变速率0.01~10 s-1条件下20CrMnTiH的流动应力行为,并引入Zener-Hollomon参数,根据蠕变理论回归确定变形激活能、硬化指数、材料相关常数,构建了材料的本构模型.以Z参数作为本构模型准确性的衡量标准,根据Arrhenius指数方程建立了峰值应力、峰值应变关于Z参数的表达式并求出估算值,代入基于应变软化的应力应变方程,采用整个应变区间上的非线性拟合求解待定参数.方程计算值与实验数据具有良好一致性,平均误差为6.84%,证明Z参数的精度较好,从而间接验证了该模型的准确性.