高速弧齿锥齿轮点接触瞬态等温弹流数值分析

以某航空发动机弧齿锥齿轮为研究对象,以弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,利用空间曲面共轭原理,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系,确定出动态坐标系与几何齿面、刀具产形面坐标系之间统一的变换关系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中各啮合点的油膜压力分布、油膜温度分布和油膜厚度分布情况进行研究,确定出啮合过程中最小油膜厚度、最大油膜压力等润滑特性的变化规律。     

倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动弹流润滑分析

为了研究倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动在啮合过程中考虑粗糙度时的润滑特性,根据弹性流体动力润滑理论和牛顿流体弹流润滑模型,建立了倾斜式双滚柱包络环面蜗杆传动的弹流润滑简化模型和线接触弹流润滑数学模型。考虑共轭齿面粗糙峰和粗糙谷对弹流润滑的影响,采用牛顿迭代法和牛顿-拉夫逊法对该传动副进行了数值求解,分别得出粗糙峰和粗糙谷在不同粗糙度幅值时的油膜厚度和油膜压力曲线,并分析了一个共轭齿对从啮入到啮出不同啮合时刻的油膜厚度和油膜压力。最后,分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距对弹流润滑特性的影响。结果表明:粗糙度的存在对传动副的润滑是不利的,粗糙度幅值越大,越不利于传动副的润滑;在第3个齿开始啮入的时刻,是传动副润滑的最危险区;要保持该传动副具有良好的润滑性能,滚柱半径、滚柱偏距不宜过大,喉径系数不宜过小。     

采用热弹流润滑理论数值计算的风电齿轮微点蚀承载能力分析

在线接触热弹流润滑的基础上,对风电主齿轮的热弹流模型进行计算,对比了热弹流润滑和ISO/TR 15144—1计算出的最小油膜厚度及微点蚀安全系数。给出不同啮合点的无量纲压力、膜厚、温度分布图。结果表明:使用热弹流润滑理论直接计算风电齿轮箱微点蚀安全系数是可行的;直接使用热弹流润滑理论计算的油膜厚度小于使用ISO/TR 15144—1计算的油膜厚度;风电主齿轮箱齿面受载分析确定修形量时可以不用考虑热弹流润滑引起的压力分布变化及接触形式变化。     

倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑分析

为了研究倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的共轭齿对在啮合传动过程中的润滑特性,在其啮合理论和弹性流体动力润滑理论的基础上,根据牛顿流体弹流润滑模型建立了倾斜式双圆柱滚子包络环面蜗杆传动的等温弹流润滑简化模型及线接触弹流数学模型,利用牛顿迭代法和牛顿-拉夫逊法进行了数值求解,得到了该传动副的油膜压力及油膜厚度曲线,并据此分析了滚柱半径、喉径系数、滚柱偏距、倾斜角对弹流润滑特性的影响。结果表明:该传动副具有较好的润滑性能;喉径系数和滚柱偏距是影响润滑特性的重要因素,滚柱半径和倾斜角对润滑特性的影响较小;蜗轮齿顶处的润滑效果优于蜗轮齿根处;要使传动副保持良好的润滑性能,喉径系数不宜过小,滚柱偏距不宜过大。     

无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副弹流润滑分析

为了研究无侧隙平面一次包络端面啮合环面蜗杆副共轭齿对在运行周期内的润滑性能,结合经典啮合理论,通过改变工具母面的转角参数,得到了重构接触线后端面式啮合的三维数学模型,并针对蜗杆两段式啮合的特点,构建了对应的弹流润滑模型,最后对共轭齿对啮合处在一个工作周期内的润滑特性和最小油膜厚度分布规律进行了分析。结果表明:啮入端沿接触线处的最小油膜厚度大于啮出端的最小油膜厚度;根据最小油膜厚度与膜厚比的分布情况,可知该传动在整个周期内主要以部分弹流润滑为主;适当地增大蜗杆分度圆直径和工具母面的产形倾角,能够有效地改善该新型蜗杆副的润滑特性。     

齿面润滑压力和油膜厚度的数值分析

采用梯度－牛顿联合法对直齿圆柱齿轮传动进行了弹流润滑数值分析，得出了沿齿廓各啮合点的弹流压力分布及最小油膜厚度，为齿轮传动的摩擦学设计提供了初步的理论依据。     

困油时外啮合高速润滑泵全齿面油膜厚度计算

为把握困油压力和油膜两端压差以及与众不同的液压载荷,如何影响外啮合高速润滑泵齿面的最小油膜厚度,先从直齿齿轮传动的几何关系和刚性等黏度润滑理论入手,建立出包含初始压差的最小油膜厚度及油膜破裂点位置的计算式。实例的结果表明:困油压力造成了载荷的较大波动,甚至出现负值载荷;困油压力通过改变载荷和油膜两端压差来影响齿面的最小油膜厚度。总体上,困油压力以及油膜压差有利于改善齿面的润滑状态;困油时全齿面上的弹性参数和最小油膜厚度变化较大,刚度理论无法适用,并依据实际的弹性参数和黏性参数选自合适的公式再计算油膜厚度等;得出外啮合高速润滑泵的齿面润滑确有别于常规的齿面润滑。常规齿面相关润滑理论在后续外啮合高速润滑泵的设计应用上,应予以修正。     

速度对凹陷表面微弹流润滑特征的影响

研究了在稳态速度以及不同的滚滑率等工况下,表面凹坑通过润滑接触区时的微弹流润滑特征。根据对油膜压力、油膜形式以及中心位置膜厚的分析发现,在非稳态速度条件下,凹坑通过弹流接触区引起的微弹流特征与稳态速度工况的区别明显,这一区别来源于凹坑的干扰与速度非稳态干扰的组成与叠加,另外发现,不论何种滚滑率、何种速度,其微弹流基本特征均保持一致,但速度的大小影响干扰凹陷以及几何凹坑在接触区中的深度。     

固体颗粒对脂润滑线接触弹流影响的数值分析

建立了含固体颗粒的脂润滑线接触弹流润滑模型,推导了相应的润滑方程,通过数值方法分析了固体颗粒中心位置、尺寸和速度对脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度的影响,并与不含固体颗粒的脂润滑线接触弹流油膜压力和油膜厚度进行了比较.数值分析结果表明:固体颗粒对脂润滑线接触弹流的油膜压力和油膜厚度具有一定的影响;球状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较为显著,其中颗粒半径变化对油膜压力和油膜厚度的影响最大;片状固体颗粒对油膜压力和油膜厚度的影响较小.     

线接触等温弹流润滑问题的数值解

应用复合直接迭代法求得了弹流润滑问题的数值解。算例表明，所得的油膜形状和压力曲线具有弹流润滑问题的全部特征，最小油膜厚度与Ｄｏｗｓｏｎ公式的计算值十分接近。同时，求解方法简单，求解范围大，最大赫兹压力可达１．２ＧＰ２，适用于各种载荷，各种速度状况。     

弧齿锥齿轮本体温度场及其敏感性分析

分析了弧齿锥齿轮啮合过程中轮齿的相对滑动速度和齿面摩擦因素以及摩擦热流的计算方法,建立了轮齿稳态本体温度场的有限元模型．通过具体实例,计算了弧齿锥齿轮稳态本体温度场分布,分析了本体温度场对转速、载荷和润滑油温度的敏感性．研究结果对改善弧齿锥齿轮的传动性能和润滑状况有一定的指导意义．     

从动螺旋伞齿轮精密锻造数值仿真

对从动螺旋伞齿轮的精密锻造过程进行三维刚塑性有限元模拟，获得了齿形充填饱满的模拟齿轮锻件及其变形过程，阐述了螺旋伞齿轮精密锻造成形阶段分类和齿形充填模式．铅试件实验从齿轮外形和成形力两方面验证有限元模拟的正确性．根据相似理论，预测出从动螺旋伞齿轮冷精锻成形力50州左右，解释了大截面的螺旋伞齿轮难以冷精锻的原因，提出了从动螺旋伞齿轮精密塑性成形的工艺方案．     

弧齿锥齿轮数控展成运动轨迹规划方法

基于弧齿锥齿轮的数控加工原理,根据产形轮和工件齿轮之间的展成运动,建立了可用于确定数控加工相关参数的弧齿锥齿轮齿面的数控展成数学模型,并论述了切齿加工需要满足的接触条件,在此基础上提出弧齿锥齿轮数控加工的轨迹规划方法,进而将该方法应用于自主研制的弧齿锥齿轮数控铣齿机中.对所提出的展成模型和轨迹规划方法的应用实例研究表明,该轨迹规划方法切实可行、有效,可用于弧齿锥齿轮的数控切齿加工控制.     

螺旋锥齿轮HFT法加工的反调修正方法

针对高精度螺旋锥齿轮制造的机床调整参数反调修正计算问题,基于机床、刀具结构与螺旋锥齿轮刀倾法加工原理,建立刀倾法加工的螺旋锥齿轮理论齿面方程、误差齿面方程和齿面法向误差的数学模型,给出全齿面法向误差曲面表达式。研究机床调整参数与全齿面法向误差的变化规律,建立机床调整参数与齿面误差关联规律,给出全齿面敏感系数矩阵和理论齿面法向误差的计算公式,使用序列二次规划法求得机床调整参数修正量最优解,以一套HFT制造工艺参数验证了提出的齿面反调修正方法的正确有效性。     

Klingelnberg摆线锥齿轮接触分析与预报仿真

研究了克林根贝尔格摆线锥齿轮的接触分析和预报,基于克林根贝尔格摆线锥齿轮的齿面矢量方程,按照齿轮啮合原理,采用矢量分析的方法,建立了克林根贝尔格锥齿轮对滚模型,推导出了轮齿接触区预报公式,并进行了计算机仿真验证,能够模拟齿轮的接触区和运动误差曲线,实现接触区预报仿真,为加载接触分析与强度分析打下基础·     

双圆弧弧齿锥齿轮齿面方程的推导

双圆弧弧齿锥齿轮是将点啮合制圆弧齿轮传动形式运用到锥齿轮上的成功例子。本文在对双圆弧弧齿锥齿轮进行啮合分析的基础上，首次推导出双圆弧弧齿锥齿轮的齿面方程     

螺旋锥齿轮四轴联动数控两刀法加工

国内普遍采用五刀法加工Gleason制的螺旋锥齿轮副,需要5道工序才能完成大轮和小轮的粗精切,机床生产效率低、调整时间长．为此,针对国产四轴联动数控铣齿机提出了两刀法加工原理,使用双面刀盘并利用刀盘中心的轨迹运动完成对小轮凸面的精加工．通过改变刀位的方法实现设计要求的齿长曲率,以达到较好的接触情况,并建立了螺旋锥齿轮两刀法数字化加工模型．最后分别利用齿面接触分析（TCA）和实验,与格里森单面刀盘五刀法加工进行对比,结果表明：两刀法减少了加工工序,加工时间可节约40％;虽然改变了小轮内刀直径,但可以灵活方便地通过轨迹运动实现齿长曲率,得到较好的接触情况．实验得到的齿面接触区与TCA分析结果基本相同．     

螺旋锥齿轮切齿调整参数的精确反调

针对螺旋锥齿轮齿形误差难以精确修正的问题,在国产3906型齿轮测量中心上,采用坐标测量法获得了螺旋锥齿轮的齿面形状;提出进行齿深控制的锥齿轮测量齿面切齿调整参数非线性最小二乘优化反调方法,并建立了反调优化的数学模型;采用该方法对磨齿后的某弧齿锥齿轮小轮进行反调计算,结果表明该方法能较为精确地获取锥齿轮副的切齿调整参数.     

基于轮齿接触分析的数控研齿机运动模型

为了提高弧齿锥齿轮的研齿质量,获得对研齿运动的更好控制,本文根据齿轮啮合理论,采用轮齿接触分析(TCA)的方法对研齿时齿轮运动的V、H、J三轴进行了运动分析,建立了数控研齿机的运动模型,并通过实验进行了验证。该研齿模型与传统的研齿机相比,可以对V、H、J三轴的运动进行精确控制,从而能更好地控制啮合齿面的研齿质量。