弹性啮合与摩擦耦合带传动的原理与力学分析

建立了弹性啮合与摩擦藕合带传动的力学模型，推导出了这种新型带传动的最大有效拉力和最大传递功率的计算公式，阐明了新型传动的特点，并提供了新型带传动的实验室试验结果和应用实例。     

新型复合摆线外啮合圆柱齿轮副的传动特性分析

基于传统摆线成形原理,提出了摆线成形的二连杆等效机构转化方法,得到了n+1连杆机构生成广义n阶摆线轨迹的运动规律,推导并建立了可用于齿轮传动的新型四阶复合摆线齿廓方程;基于微分几何及共轭啮合理论,推导了复合摆线齿廓的共轭齿廓方程,分析了该新型齿轮副的压力角、曲率、重合度、滑动率等啮合特性;进行了齿轮副三维实体模型的精确构建,并利用有限元法分析了该齿轮副的强度特性。研究表明:当齿高确定时,分度圆压力角由齿形调控系数f1控制;齿廓曲线是由凹凸弧组成的光滑曲线,且传动过程始终为凹凸齿面线接触啮合传动,理论上具有较高的接触疲劳强度;相对于渐开线齿轮,复合摆线齿轮副具有较高的重合度、极小的滑动率以及较高的弯曲强度和接触强度。最后,加工了齿轮副试验样件,并在FZG齿轮试验机上测试了不同工况下的传动效率,结果表明:复合摆线齿轮副的传动效率随加载扭矩在97.30%~99.00%范围内呈正相关变化,且高于同工况下的渐开线齿轮副,具有工程应用价值。     

推杆齿条传动的受力分析与啮合效率解算

根据推杆齿条传动的基本结构与传动原理,详细分析了推杆在不同情况下的受力状态,考虑了惯性力的影响,严格按照啮合效率定义推导出了较为精确的啮合效率公式,为该机构的性能测试及进一步研究提供了理论基础.     

TiN-MOS2/Ti复合薄膜的摩擦性能

采用纳米复合非平衡等离子体镀膜方法制作了应用于月球车活动关节的新型TiN-MoS2/Ti复合润滑薄膜,通过SEM、XPS等对复合薄膜的微观结构和成分进行了分析,并进行了耐磨和抗潮湿性能试验。研究结果显示,与传统多层膜结构相比,TiN-MoS2/Ti新型复合膜的钻孔数从278个提高到356个;潮湿储存10d后,其耐磨性能与多层膜相比,提高了2.5倍。因此,通过优化制备工艺及加入Ti添加剂等方法可以有效提高月球车活动关节处润滑薄膜的耐磨和抗潮性能。     

摩擦-电学性能测试系统的设计与研发

针对现有摩擦起电研究缺乏规范化试验支持的问题,自主研发一套适用于摩擦起电试验的摩擦-电学性能测试系统.通过模块化设计和系统集成,依次完成加载、运动和测控模块的设计,并开发LabVIEW测控软件.通过设置缓冲弹簧,优化加载结构,实现小载荷条件下的平稳加载,同时对上、下试样进行绝缘处理,实现对微电流的精准测量.通过对标测试...     

新型变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副的啮合特性与传动性能

根据摆线针轮少齿差行星传动原理,把圆形针齿齿廓看作两焦点重合的特殊定曲率椭圆曲线,在此基础上提出了一种新型高性能变曲率椭圆内齿型少齿差行星齿轮副:引入轴长系数λ分析了变曲率椭圆齿廓曲线的几何原理;基于微分几何和齿轮啮合原理,建立了新型变曲率椭圆内齿齿廓方程,并推导了与其共轭的少齿差行星齿廓方程;分析了该新型齿轮副的啮合线、根切条件、啮合界限、压力角、诱导法曲率和滑动率等啮合特性。研究表明:新型齿轮副具有多齿啮合特性;根切界限方程和啮合界限模型分别为共轭齿廓的根切判定、椭圆内齿的齿根优化提供了有效的理论设计方法;相对于摆线行星传动,当齿高确定时,减小轴长系数λ可降低齿轮副压力角、诱导法曲率以及滑动率敏感区间的滑动率幅值和平均值。应用该新型齿轮副对发动机可变气门正时系统的减速装置进行了机构设计与传动性能仿真分析,结果表明:相对于同类型的摆线行星传动,新型齿轮副在传动效率与传动精度方面具有优势。最后加工出了减速装置的物理样机,并测试了样机的回差。测得的回差能很好地满足设计要求,表明回差仿真模型与仿真结果具有合理性。     

平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计与啮合特性分析

基于空间齿轮啮合理论,建立了平行轴渐开线变厚齿轮传动的节圆锥设计模型,提出了平行轴渐开线变厚齿轮传动的几何设计方法。考虑安装误差与变形,建立了平行轴渐开线变厚齿轮啮合分析模型,研究了节锥角、载荷与安装误差对啮合特性的影响规律。结果表明:节锥角增加使接触压力减小、齿轮副传动精度降低,但啮合刚度波动更为平缓;载荷增加使角度传递误差均值与峰峰值均增加,但对啮合刚度均值的影响不大;安装误差中,轴线平行度安装误差对齿轮副的啮合特性影响较大,将导致齿轮副产生边缘接触,而对于相同的轴线平行度误差量,y方向的轴线平行度误差产生的边缘接触更加严重。研究结果可望为平行轴渐开线变厚齿轮传动的工业化推广提供理论依据。     

弧齿锥齿轮复合传动误差设计与分析

为了降低承载传动误差高阶谐波引起的噪声,本文提出了弧齿锥齿轮复合传动误差设计。借助优化方法确定了工作载荷下承载传动误差波动量最小和几何传动误差对称性的局部综合参数,从而获得机床调整参数。借助轮齿接触分析方法,通过计算对称抛物线传动误差在5个关键点处的小轮转角和传动误差幅值,确定一个啮合周期内的简谐函数表达式,根据啮合转换点的连续相切条件计算两侧抛物线传动误差曲线系数,进而获得完整的3段传动误差曲线。采用逆轮齿接触分析方法,获得3段传动误差所对应的小轮基本滚比和高阶变性系数。算例结果表明：在轻载条件下啮合转换点处的夹角为180°,可实现啮合齿对的平稳过渡,减小换齿冲击;在工作载荷下能够降低承载传动误差的高阶谐波幅值;通过设置3段高阶变性系数可实现复合传动误差的磨齿加工。     

桩-筏复合基础的非线性分析与设计

在当前的工程实践中，对复合桩基的处理是按上部荷载全部由桩传到地基中去来对待的，认为承台只起连接桩顶和传递上部荷载的作用。但实际上，上部荷载是由桩、承台和地基三者共同承担的。因此，应用有限元和无限元相结合的方法，对桩筏复合基础进行非线性分析，进一步揭示复合桩基的工作原理具有实际意义和理论价值。将按单桩极限承载力设计复合桩基的新方法运用于工程实例的结果表明，复合桩设计新方法具有明显的优越性。     

海上风机复合单桩基础水平承载力数值分析

近年来海上风电发展迅速,装机容量不断增大,传统单桩基础受荷负担加重,故以单桩基础和安装在桩体外围的桶型基础(摩擦轮)组合而成的复合桩基础被逐渐采用,以保证风机服役期间的安全稳定。为研究复合桩基础承载性能,通过ABAQUS有限元软件开展复合桩基础水平承载性能的研究,分析其相较于传统单桩基础的承载力优势,并进一步进行优化设计。结果表明:相同受荷情况下,复合桩基础由于摩擦轮的存在,桩身泥面处位移和桩身弯矩均大幅减小,水平承载能力明显优于单桩基础;复合桩基础中摩擦轮直径和高度对其水平承载能力影响较明显,但其厚度对复合桩基础水平承载能力影响有限。可见复合桩基础承载能力明显优于单桩。     

1/2波长复合变幅杆的数值设计

为改善超声加工中变幅杆的某些性能,如提高放大系数等,需设计1/2波长复合型变幅杆。在传统变幅杆理论基础上,提出了一种复合变幅杆的数值设计方法,不需要进行繁琐的公式推导即可方便地计算得到复合变幅杆的固有频率、节点位置、位移曲线、放大系数等参数。计算结果与传统设计方法及有限元分析结果进行了比较,三者非常吻合,表明了数值设计法的可行性和有效性,为复杂的复合变幅杆设计、分析提供了一种新的方法。     

桩-筏复合基础的非线性分析与设计

在当前的工程实践中,对复合桩基的处理是按上部荷载全部由桩传到地基中去来对待的,认为承台只起连接桩顶和传递上部荷载的作用。但实际上,上部荷载是由桩、承台和地基三者共同承担的。因此,应用有限元和无限元相结合的方法,对桩筏复合基础进行非线性分析,进一步揭示复合桩基的工作原理具有实际意义和理论价值。将按单桩极限承载力设计复合桩基的新方法运用于工程实例的结果表明,复合桩设计新方法具有明显的优越性。     

碳质双层纸基摩擦材料的制备与性能表征

使用造纸工艺制备了一种碳质双层纸基摩擦材料,采用TG-DTA热分析、惯量摩擦试验和定速摩擦试验研究了摩擦材料的耐热性能和摩擦磨损性能,获得了碳质双层纸基摩擦材料的静摩擦力矩曲线.试验结果显示,碳质双层纸基摩擦材料耐热性能良好,动摩擦稳定,静摩擦系数低,磨损率小,载荷适应性强,是一种适合于在高载荷条件下使用的低静/动摩擦系数比纸基摩擦材料.     

摆动输出活齿凸轮机构齿形设计与啮合力分析

为将匀速旋转输入运动转化为非匀速往复摆动输出运动,设计了可实现连续和间歇往复摆动输出的活齿凸轮机构的理论齿形,推导了激波盘和摆动盘封闭槽的工作廓面方程.在此基础上,根据力/矩平衡、赫兹定理建立了啮合副接触力分析的模型及其算法,并以相同负载和等摆角输出为例,分析了不同传动钢球数目和不同输出运动规律下活齿凸轮机构的啮合力特性,得到的结果为摆动输出活齿凸轮机构的承载能力分析、传动刚度估计和结构参数设计提供了依据.      

纵-扭同频复合超声振动变幅杆设计

为了在切削与焊接加工过程中获得超声变幅杆的纵-扭复合振动,本文通过对纵-扭转振动模式下的圆锥过渡阶梯形复合变幅杆进行理论分析,得出其纵-扭振动的共振频率方程以及振速放大倍数,并对复合变幅杆的三段长度进行控制,实现了纵-扭复合同频共振.利用有限元软件ANSYS对理论设计的复合变幅杆进行结构动力学仿真分析,结果表明有限元分析与理论计算结果吻合较好.     

复合土钉墙变形性能的三维弹塑性ADINA有限元分析

运用大型非线性有限元软件ADINA,模拟某深基坑土钉+水泥土搅拌桩复合土钉墙基坑开挖与支护的施工过程,建立了整体三维有限元模型,模型考虑了基坑的整体空间作用,克服了二维平面或局部的三维有限元模型分析的不足.分别得出了基坑的整体位移、开挖面的水平位移、坑后地面沉降的位移、坑底隆起的位移,并与现场实测值进行了对比.结果表明,计算值与实测值基本吻合,说明建立的非线性有限元计算模型和分析方法是可靠的,能够较好地运用于实际工程的分析和预测.     

Al_2O_3基陶瓷材料与硬质合金摩擦的应力分析

利用ANSYS有限元分析软件对5种Al2O3基陶瓷材料(纯Al2O3、Al2O3/TiC、Al2O3/(W,Ti)C、Al2O3/Ti(C,N)和Al2O3/SiCw)在MRH-3环块磨损试验机上与硬质合金摩擦进行模拟仿真,得到摩擦磨损过程中的应力及分布,并与室温下的磨损实验结果相比较,同时还探讨了不同添加剂的Al2O3基陶瓷的磨损机理.结果表明:不同成分的Al2O3基陶瓷材料在摩擦磨损过程中最大主应力位于摩擦副接触区中心,最大剪应力位于摩擦副接触区边缘;载荷对主应力和剪应力大小的影响比转速的影响大;在相同的摩擦条件下,受到合应力越大的陶瓷其磨损率越大;合应力越大的陶瓷磨损后陶瓷表面越容易产生微裂纹.5种Al2O3基陶瓷磨损率的大小为:Al2O3Al2O3/(W,Ti)CAl2O3/Ti(C,N)Al2O3/TiCAl2O3/SiCw.     

复合载体预制桩的分析与应用

由于滨州市许多地区原为池塘,后用建筑垃圾杂填土填平场地,不能直接作为地基持力层应用。通过实例,对浅部存在较好桩基持力层的建筑垃圾场地采用复合载体预制桩进行探讨分析。