实际工况下的包络环面蜗杆设计参数优化

平面二次包络环面蜗杆因具有承载能力大,润滑性能好,传动效率高等优点而得到广泛应用,但这种蜗杆传动对误差和受载变形的影响敏感.在实际工况条件下,作者基于传动副的实体模型,采用3-D接触有限元方法综合分析了平面二次包络环面蜗杆的母平面倾斜角β、蜗杆分度圆直径系数k1、主基圆直径系数kb和I传动比对传动副啮合性能和承载能力的影响,认为选取较大的母平面倾斜角β和较大的蜗杆分度圆直径系数k1对传动副的传动质量有利.这为在工程实际中结合具体工况优选设计参数提供了参考依据.     

燃气轮机齿轮耦合转子系统的动力学特性

在考虑滑动轴承的基础上,利用传递矩阵法分别建立了两单轴转子的弯曲振动分析模型,推导了人字齿轮耦合单元的传递矩阵,应用整体传递矩阵法建立了人字齿轮转子系统的弯扭耦合振动分析模型,对某燃气轮机齿轮-转子-轴承系统进行了振动特性分析。通过数值计算与分析,获得齿轮转子系统的特征值、对数衰减率及临界转速。结果表明该齿轮-转子-轴承系统的工作转速远离临界转速,具有工作的稳定性和安全性。     

制造误差和载荷耦合条件下蜗杆传动的接触分析

平面二次包络环面蜗杆传动的接触分析对其齿面的接触控制具有重要意义，但目前对这类蜗杆传动的啮合分析大都基于刚性条件下，因而不能真实反映实际的接触状况。用接触有限无法分析了平面二次包络环面蜗杆传动在制造误差和载荷耦合作用下其齿面的接触情况：载荷在接触齿对间的分配、接触区域的形状及其变化规律。将此分析结果与刚性条件下的接触分析进行了对比，发现齿面接触区战发生了明显的移动。这种分析方法为该传动在实际工况下的啮合控制提供了一定依据。     

基于动态剩余S-N曲线的线性疲劳寿命预测模型

为估算结构在变幅载荷下的疲劳寿命,在动态剩余S-N曲线的基础上,结合材料的退化规律,对材料受载过程中的累积疲劳损伤进行了量化,提出了一种预测变幅载荷下线性疲劳损伤预测模型。根据热轧16Mn钢和20Cr2Ni4A标准圆柱齿轮多级载荷下疲劳寿命试验数据,对提出模型的疲劳寿命预测能力进行了验证。结果表明：基于强度退化的线性疲劳寿命预测模型相对传统Miner法则和材料记忆退化累积模型的预测结果更接近试验结果,具有较高的预测精度。     

混砂车搅拌罐内混合过程的数值模拟

为了在一定程度上弥补混砂车搅拌罐半经验设计方法的缺陷,以及指导搅拌罐的放大设计,基于Fluent对混砂车搅拌罐内混合过程进行非定常固液两相流的数值模拟。选用非结构化网格、标准k-ε湍流模型、Euler多相流模型、滑移网格法和SIMPLE算法,分析了搅拌区的流场、搅拌功率、固相颗粒分布规律以及混合时间。研究结果表明:搅拌流场的流动特性是上、下搅拌桨相互作用的结果;如何减小切向速度、增大轴向和径向速度是提高混合效果的关键;搅拌桨所受力矩、搅拌功率与转速的关系符合搅拌桨的常规特性;在本混砂罐搅拌均匀后,仍然有主体循环不能到达的区域,造成局部固相体积分数较低,可以通过增加搅拌罐挡板长度来优化流场;通过监测3个典型的点,获得各点浓度随时间的变化曲线,从而得到混合时间,这对实际工艺中混合时间的预测具有指导作用;数值模拟分析对混砂车搅拌罐的优化设计奠定了基础。     

风电齿轮箱人字行星传动的动态分析

基于齿轮系统动力学和Lagrange方程建立了人字行星齿轮传动系统的弯-扭-轴耦合动力学计算模型,并进行动态分析,分析结果对人字行星齿轮传动系统的设计有指导意义。模型中将人字齿轮当作2个斜齿轮来处理,考虑了左右端斜齿轮之间的交错角,轮系的弹性耦合和负载惯性。通过计算获得系统均载系数关系曲线,进而分析左右端斜齿轮之间的交错角和耦合扭转刚度对其的影响。分析结果表明:在左右端斜齿轮之间的交错角为π/2时,两端的均载效果最好;同时左右端斜齿轮之间的耦合扭转刚度对均载的影响不大。     

燃气轮机用人字齿轮副接触应力及稳态热分析

为了获得人字型齿轮副齿面接触应力和本体温度的分布特征,利用参数化设计语言,建立了齿轮副的三维模型,结合传热学、摩擦学及啮合原理,对齿轮副的接触应力场及稳态温度场进行了数值模拟,分析了齿轮副的接触应力、本体温度及啮合齿面热流密度的分布情况.分析结果显示,载荷沿各条接触线的分布具有规律性;摩擦热流密度沿齿高方向呈现出先减小后增大的变化趋势;齿体本身的传导散热作用强于齿顶的对流换热作用.结论表明有限元模拟方法可用于评价此种传动副的传动性能.     

蜗杆传动磨损的理论分析

提出一种分析蜗杆传动齿面磨损量的计算模型,用Archard磨损公式,推导出齿面磨损深度的计算公式.以阿基米德蜗杆副为例,利用空间啮合原理求解出其齿面接触线和相对滑动速度.并在计算过程中引入啮合循环和时间步骤的概念,研究了该种传动副齿面磨损的分布规律,分析了齿面磨损深度的影响因素和一般规律.     

基于插齿刀具运动控制的复合摆线齿轮加工方法

为解决新型复合摆线齿轮的加工问题,提出一种基于渐开线插齿刀具运动控制的复合摆线齿轮加工方法.首先,建立复合摆线齿轮有效齿廓及渐开线插齿刀具齿廓的数字化离散模型,分析复合摆线齿轮与渐开线插齿刀具在加工过程中的相对运动关系;基于齿轮啮合原理,推导复合摆线齿轮插削加工的运动控制模型,得到数控机床的运动参数并将其插值形成连续共轭运动,实现复合摆线齿轮有效齿廓的连续插削加工;其次,推导利用球形铣刀铣削加工复合摆线齿轮齿根部位时铣刀的中心轨迹,并给出铣削加工刀具的选择方法.最后,运用Matlab对复合摆线齿轮的加工过程进行仿真分析.结果表明,该加工方法正确可行,且具有较高的加工精度.     

基于裂纹扩展的齿轮弯曲疲劳寿命仿真分析

从齿轮内部存在缺陷这一事实出发,研究不同载荷、不同缺陷位置对齿轮寿命的影响.根据齿轮无损探伤验收标准设定的初始缺陷,应用边界元分析软件FRANC3D(fracture analysis code in 3dimensions)计算了裂纹前沿不同位置处的应力强度因子,对齿轮在不同载荷条件下进行裂纹扩展的仿真,得到不同载荷条件下载荷循环次数与裂纹长度关系曲线及齿轮寿命与齿根应力幅值曲线.