基于人字齿轮啮合特性的滑动摩擦功率损失

以空间多重共轭啮合理论为基础,利用人字齿轮副轮齿接触特性与承载接触特性,提出一种计算人字齿轮滑动摩擦功率损失的方法。首先,利用人字齿轮副轮齿接触分析(TCA),获得人字齿轮齿面接触路径和印痕。然后,利用人字齿轮副承载接触分析(LTCA),计算得到啮合齿面瞬时椭圆长轴(接触点)上离散点的法向载荷和瞬时接触点的传动误差,把所得到的离散点载荷和传动误差分别转换成齿面瞬时接触点的法向载荷和相对滑动速度,二者与摩擦因数相乘得到人字齿轮瞬时接触点的滑动摩擦功率损失。最后,对人字齿轮齿面所有瞬时接触点的滑动摩擦功率损失进行拟合并积分,最终获得1对人字齿轮轮齿从啮入到啮出的滑动摩擦功损。     

混合弹流润滑修形斜齿轮齿面摩擦功率损耗

针对斜齿轮修形设计中齿面摩擦功率损耗的问题,研究了斜齿轮齿廓修形、齿向修形和拓扑修形方法,基于齿轮接触分析和齿面承载接触分析提出了修形齿轮齿面摩擦功率损耗及混合弹流润滑条件下修形齿轮摩擦系数计算方法。对齿廓修形、齿向修形及拓扑修形斜齿轮修形参数与齿面摩擦功率损耗的关系进行了仿真,结果表明:对于齿廓修形,修形量对功率耗损影响较小,而且齿廓修形功率耗损波动较小,对传动有利;对于齿向四阶修形曲线,修形长度变化对功率损耗影响较大,而且齿向修形长度增大后功率耗损波动增大,对传动不利;与单纯齿向修形相比,修形长度较大时拓扑修形下功率损耗波动量减小,对传动有利。     

人字齿轮功率三分支传动系统功率流的仿真分析

提出了人字齿轮功率三分支传动系统功率分流求解的仿真算法。在其传动原理的基础上,建立系统的数学模型,并列出系统的力矩平衡方程与变形协调方程。基于齿轮承载接触分析,运用离散齿面理论来拟合承载传动误差与载荷的函数关系式,通过求解系统的优化模型得到不同工况下各分支各齿轮副的功率分流值。该研究表明功率三分支结构可大大提高系统的承载能力,具有工程应用价值。     

含磨屑粗糙表面接触滑动摩擦副温度场的计算

接触温度是评价摩擦副工作性能好坏的一个重要因素,对粗糙表面、特别是含磨屑粗糙表面接触温度场求解尚缺乏深入研究。介绍了粗糙表面及含磨屑粗糙表面线接触滑动摩擦副接触温度场的求解过程及方法,分析了光滑表面、粗糙表面及含磨屑粗糙表面接触温度场分布,探讨了表面接触温度对滑动摩擦副胶合及咬死的影响。结果表明：粗糙表面温度场较光滑接触表面温度场有明显的提高,在粗糙度影响系数的０．１、０．５时,接触区温度分别增加     

齿轮啮合效率的理论研究进展

针对齿轮啮合效率模型精度低、啮合效率影响机理有待深入研究的问题,系统地综述齿轮啮合效率的理论研究进展。从建立齿轮啮合效率模型的主要要素入手,着重阐述齿面法向载荷、齿面相对滑动/滚动速度、齿面滑动摩擦因数、齿轮啮合效率建模以及齿轮设计参数等要素对啮合效率影响机理的国内外研究现状,提出以啮合效率精确建模为基础,探索啮合效率影响机理,进而实现高啮合效率齿轮设计的思想。     

基于啮合效率下斜齿圆柱齿轮设计参数的选择

斜齿轮因具有传动平稳和承载能力高等优点而被广泛用于高速、重载传动中。目前对于斜齿轮的设计多以满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力为准则,未考虑设计参数对啮合效率的影响,易造成能源浪费和经济损失。在影响齿轮啮合效率的因素中,滑动摩擦功率损失占主要地位。因此,本文从计算斜齿轮滑动摩擦功率损失入手,通过计算啮合点处的滑动摩擦功率损失并沿啮合线积分,得到斜齿轮啮合效率的表达式,从中揭示出设计参数对啮合效率的影响规律,进而提出在满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力的前提下斜齿轮设计参数的选择原则。     

人字齿轮修形设计与轮齿接触分析

首先,通过改变刀具切削刃的形状,以三段抛物线代替齿条的直线齿廓,推导出了刀具齿面方程.提出小轮齿廓修形量的计算方法,为实际加工提供了依据.其次,针对人字齿轮的啮合特点,建立了人字齿轮啮合的坐标关系,基于斜齿轮轮齿接触分析,提出了人字齿轮轮齿接触分析的方法.最后,以一对试验人字齿轮为例,通过对小轮齿廓修形量和齿面印痕的比较,验证了该方法的正确性.     

基于承载啮合特性的斜齿轮行星系统均载分析

为了改善斜齿行星齿轮系统的均载性能,结合行星齿轮功率分流传动、汇流传动及构件浮动的特点,建立系统多个齿轮齿面加载接触分析模型,进行静力学均载特性分析．该模型以安装误差和构件浮动对各齿轮副接触间隙的影响为切入点,将几何分析与力学分析紧密融合,通过数学规划与优化的方法快速得到加载后各齿轮副齿面载荷分布与构件径向浮动量．相比于目前最常用的行星轮系静力学、动力学集中质量建模方法(集中力系模型),该方法是一种分布力系模型,具有一定先进性．结果表明：构件浮动是各内(外)齿轮副相对齿面初始齿间间隙逐渐协调并趋近相等的过程,当仅考虑太阳轮、齿圈中心距安装误差影响时,其径向浮动可实现完全均载;由于轴交角安装误差导致内(外)齿轮副几何传动误差及齿面接触位置不同,因此构件浮动能改善但不能实现理想均载;该方法可为高精度斜齿轮行星传动的均载设计与分析提供理论参考．     

齿间滑动摩擦对机床增速齿轮传动中大齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响

本文作者在对机床增速齿轮传动中大齿轮受力状况作全面分析及研究基础上推导出一组公式,利用该组公式可计算机机床增速齿轮传动中大齿轮在包括齿间滑动摩擦在内的实际载荷作用下的齿根弯曲疵劳应力。     

用能量方法计算滑动摩擦力的研究

根据独立振子模型的能量耗散机理,提出一个用能量方法计算弹性接触光滑界面滑动摩擦力和摩擦系数的方法,并根据计算结果研究摩擦力和摩擦系数与摩擦副各种参数之间的关系.通过研究指出两摩擦副界面原子失稳跳跃后在平衡位置附近相对摆动是机械能耗散的关键.研究表明随着接触峰高度的增加摩擦力和摩擦系数也增加,当超过某个临界值时,摩擦力和摩擦系数基本上不再增加,此时能量方法与Bowden黏附摩擦理论公式计算值相近.     

变系数摩擦摆系统的隔震研究

基于摩擦摆隔震结构的振动微分方程 ,将摩擦摆系统的滑动摩擦系数作为速度的函数 ,通过数值模拟研究了摩擦摆系统参数对结构最大地震响应的影响。结果表明 ,摩擦摆具有良好的隔震性能。     

Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference AT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.     

Analysis of melting driven by friction and temperature difference under sliding plate

The contact melting processes of phase change material (PCM) under a sliding plate, which is driven by the friction and temperature difference ΔT, are studied. By using film theory, the fundamental equations for the melting process are derived. The thickness of boundary layer, the pressure distribution inside boundary layer and the mass melting rate of PCM are also obtained with the numerical method. It is found that (1) the larger the temperature difference is, the larger the thickness of boundary layer and the mass melting rate are, and the more asymmetric the pressure distribution is; (2) the quicker the sliding velocity is, the larger the mass melting rate is, the flatter the thickness of boundary layer is, and the more symmetric the pressure distribution is; (3) the results of the contact melting driven together by the friction and temperature difference cannot be obtained by the addition of those driven respectively by the friction and temperature difference.     

Investigation of the sliding friction behaviors of locust on slippery plates

The slippery trapping plate in swarm locust control is a method of realizing resource utilization of locust and avoiding pesticide residues in the entironment. Some slippery plates with different material composition or surface characteristic were investigated through the sliding tests of locust on slippery plates, and sliding rubbing behaviors of locusts on the plate were observed by means of CCD video monitoring system. Poor sliding character of silicate glass to locust was verified, which is in accordance with the adhesive effect generated by secretion of locust feet pads on the smooth surface. And also, PVC plastic plate presents a poor sliding character to locusts, because the soft surface of PVC can permit claws of locust feet to engender mechanical interlock on the surface. The zinc plate shows a considerable slippery ratio for locusts because of the appropriate surface characteristic and material property. Photoelectric stimulation for resting locust can promote the movement of locust. Accordingly, the contact form of locust feet and abdomen on slippery plates is changed and contact area is reduced severely, so the sliding effect of locust on slippery plates is strengthened effectively. These results supply a suitable theoretical foundation for manufacturing locust slippery trapping plates and trapping units, and indicate the important role of photoelectric stimulating factors in biotribology.     

刹车速度对RMI-C/C-SiC复合材料摩擦磨损行为的影响

以针刺整体炭毡为坯体,采用化学气相浸渗法（CVI）增密制备C/C多孔体,然后采用熔硅浸渗C/C多孔体制备C/C-SiC复合材料。在MM-1000摩擦磨损试验机上测试该材料在不同刹车速度下的摩擦磨损行为,分别用金相显微镜和扫描电子显微镜观察摩擦表面及磨屑形貌。结果表明：复合材料摩擦因数随刹车速度的增加先升高后降低最后趋于稳定;在速度为2 500 r/min时,摩擦因数达到0.52;磨损量随刹车速度的提高而降低,在速度为1 000 r/min时,线性磨损量为最大值21.3μm/（面·次）;当刹车速度小于4 000 r/min时,摩擦磨损机理为很严重的磨粒磨损,当速度大于4 000 r/min时,摩擦磨损机理以粘着磨损和氧化磨损为主。     

基于反演滑模变的电力系统混沌振荡控制

在某些条件下,电力系统将会产生混沌振荡,从而影响互联电网的稳定性,造成严重的安全事故。通过对简单互联电力系统的时序图、相图及最大李雅普诺夫指数图进行分析,肯定了其存在的混沌现象。同时结合滑模变控制与反演控制,设计了一种反演滑模变控制法,以求能够抑制互联电力系统的混沌振荡,使其迅速收敛于目标。仿真结果进一步证明该方法能够有效地控制系统的混沌振荡,同时具有较强的鲁棒性,对保障电力系统运行的稳定性具有良好价值。     

棒在颗粒物质中穿行时摩擦振荡行为的研究

实验发现，棒在颗粒物质中运动时滑动摩擦力具有准周期振荡性质. 根据颗粒物质的剪胀性对此现象进行了研究，提出相应的物理模型，建立了平均体积分数振荡方程和滑动摩擦力振荡变化关系式，理论计算分析结果与实验结果基本吻合.     

带摩擦补偿的滚珠丝杠副进给系统自适应滑模控制

为了提高滚珠丝杠副进给系统的跟踪性能,采用了带摩擦补偿的自适应滑模控制方法.基于滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性建立了两自由度的质量模型,根据模型的状态方程设计了系统的反演滑模控制器,考虑到外界干扰的影响设计了带自适应律的自适应滑模控制器.采用基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿方法和遗传算法对滚珠丝杠副进给实验台的Stribeck摩擦模型进行了参数辨识.采用建立的控制方法在实验台上进行了轨迹跟踪实验.实验结果表明:在没有使用摩擦补偿情况下自适应滑模控制器最大跟踪误差为31.85μm;使用带摩擦补偿的自适应滑模控制器,其最大跟踪误差减小为15.55μm.实验结果证明了针对滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性模型设计的自适应滑模控制器具有较高的跟踪性能,并且采用带摩擦补偿的自适应滑模控制方法显著提高了滚珠丝杠进给系统的跟踪精度.