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１．２ＧＰａ，适用于各种载荷、各种速度状况。     

重载线接触脂润滑弹流问题的多重网格数值解

利用多重网格方法，求解重载线接触脂润滑弹流问题，给出了数值解。计算结果表明，重载工况下弹流接触区压力分布近于Ｈｅｒｔｚ型，润滑脂的屈服剪应力τ＿ｙ对油膜厚度的影响不明显。     

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.     

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。     

角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态分析

基于点接触弹流润滑理论,建立角接触陶瓷球轴承弹流润滑的数学模型,采用多重网格法分析油气润滑条件下内部接触区的润滑状态,得到角接触陶瓷球轴承的点接触弹流润滑完全数值解.分析结果表明:由于颈缩的存在,在相应的位置上将出现二次压力峰;在二次压力峰处,油膜开始收缩,形成出口区的颈缩现象;随着转速的增大,外圈油膜最大压力连续增大,内圈油膜最大压力变化不明显,内、外圈最小油膜厚度随转速增大而增大;轴承载荷影响主要表现在压力分布上,随着载荷逐渐增大,内圈接触区油膜最大压力变大.     

凹坑深度对表面动态弹流润滑的影响

把一种快速求解非稳态弹流润滑方程的数值方法应用于微弹流润滑分析，研究了几种深度的表面凹坑在三种滚滑接触运动条件下的压力波动和油膜变化特征，指出不仅运动条件变化带来不同的润滑特征，而且不同深度的凹坑在不同运动条件下对润滑扰动的程度也不同．研究结果适用于零件表面点蚀后的润滑状态分析．     

点接触摩擦副最大温升的数值分析

提出了点接触热弹流润滑的简化数值解。在等温弹流润滑完全数值解的计算结果基础上,通过联立求解能量方程和热界面方程等,计算出重载条件下点接触弹流润滑状况下的三维温度分布。研究了热弹流问题的温升规律,并提出了油膜和接触体表面的最大温升公式。该公式得到了弹流测温实验的初步验证。     

多重网格法求解齿轮稳态弹流润滑的完全数值解

为研究各种参数对齿轮润滑膜厚的影响，将多重网格法应用到重栽齿轮弹流润滑问题的求解，获得了满意的结果，多重网格法应用于齿轮润滑问题求解中具有收敛速度快，数值稳定性好的优点，计算得到了齿轮润滑的危险点以及齿轮模数、传动比和压力角对润滑油膜压力和膜厚的影响规律。     

高速弧齿锥齿轮弹流润滑特性分析

以某航空发动机高速弧齿锥齿轮为研究对象,在弧齿锥齿轮加载接触分析基础上,建立起适合弹流润滑分析的动态坐标系。用点弹流润滑理论对高速弧齿锥齿轮在啮合过程中的最大油膜压力和最小油膜厚度变化情况进行描述,寻找出载荷、速度和润滑油粘度等因素对轮齿弹流润滑特性的影响规律。     

椭圆接触乏油弹性流体润滑数值分析

采用多重网格技术,通过对乏油弹流润滑基本方程的数值求解研究了椭圆接触乏油弹流润滑,分析了入口初始位置对乏油润滑中心膜厚、最小膜厚、油膜压力及部分油膜比例的影响.结果表明:中心膜厚和最小膜厚随着入口区初始位置远离接触中心而逐渐增大,并最终趋于一个稳定的值.随着入口初始位置向接触中心移动,接触中心最大油膜压力基本无变化,但是二次压力峰值逐渐向出口区移动并减小;油膜压力区逐渐减小,乏油区增大.当入口初始位置达到1.2时,中心膜厚、最小膜厚和压力区已很小,达到了严重乏油状态.     

电主轴角接触球轴承摩擦学和动力学耦合分析

基于弹性流体动力润滑理论和动力学理论,对角接触球轴承(主轴轴承)进行摩擦学特性和动力学特性耦合研究.在Ansys软件中建立考虑主轴轴承摩擦学特性的动力学仿真模型,利用有限差分法求解弹流润滑的Reyn-olds方程和弹性方程,求解轴承油膜反力,在Ansys中进行动力学仿真,输出轴承零件各种运动参数特性曲线.研究表明,速度是影响主轴轴承内部弹流油膜的重要因素,在相同的预载荷、接触角等工况条件下,陶瓷角接触球轴承的内圈油膜厚度随转速增大先增大后逐渐减小,外圈油膜厚度随转速增大开始变化不明显,随后明显减小.     

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。     

基于光弹性原理的弹流润滑实验装置研制

基于目前弹流油膜压力测量实验方法的优缺点,提出用光弹法测量弹流油膜压力,并讨论了相应的测量原理.研制了新型光弹性弹流润滑压力实验装置,该装置由体视显微镜、偏振片、LED光源、加载机构等组成.上试样为透明聚碳酸酯圆盘,下试样为由直流电机通过同步带驱动的GCr15轴承钢制成的转轴,上下试样构成了线接触摩擦副.安装在体视显微镜上的摄像机可拍摄到放大40倍的弹流接触区及其上的聚碳酸酯圆盘上的光弹图像,光弹图像的条纹级次反映了接触区油膜压力和摩擦表面下内部应力的变化.用该装置拍摄了聚碳酸酯和轴承钢滚动摩擦配副在施加载荷为2～50 N,滚动线速度为24、44、63 mm/s时的弹流润滑压力光弹照片.实验结果表明,该装置利用光弹法测量弹流油膜压力与摩擦表面下内部应力是可行的和有效的.     

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。     

求解渐开线直齿轮热弹流润滑问题的新数值分析法

运用一种新的数值分析，获得了渐开线直齿轮传动热弹性流体动力润滑问题的压力分布、油膜厚度以及温度分布，并将本文数值计算结果与Ｍ Ｓａｔｏ和ＳＴａｋａｎａｓｈｉ的实验结果进行比较，取得了较好的致性；本文还通过用新的数值分析法和Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法对几种工况下渐开线直齿轮传动弹流润滑问题进行计算对比，验证了新的数值分析方法求解的快速性。     

轴颈倾斜的水润滑橡胶艉轴承的静态特性

针对船舶艉轴承轴颈受载倾斜产生的摩擦磨损问题,建立了圆周式和沟槽式水润滑橡胶轴承中分面轴颈中心为基点的轴颈倾斜下的弹流润滑模型,采用有限差分法求解了在轴颈对中和轴颈倾斜状态下的压力及膜厚分布,分析了轴颈倾斜角变化对轴承油膜力、油膜力矩及压力中心等静态特性的影响。研究结果表明:轴颈倾斜前后,圆周式和沟槽式轴承静态特性变化明显,最大油膜压力在倾斜角增加超过某一阈值后迅速增长,最小油膜厚度随轴颈倾斜角增加而减小至可允许最小膜厚;由于轴颈倾斜后油膜压力沿轴向不再呈对称分布,压力中心向下沉端方向移动,继而产生油膜力矩且其值从0增大;轴颈可允许最大倾斜角随偏心率、允许最小膜厚等增大而减小。研究结果可为轴颈倾斜状态下水润滑橡胶轴承的润滑性能优化提供参考。     

弹性流体动力润滑状态下滚动轴承摩擦的分析

基于非牛顿弹性流体动力润滑(弹流润滑)点接触问题的数值求解方法,对深沟球轴承滚动体与滚道椭圆接触的稳态与瞬态润滑问题进行了分析.依据油膜压力与油膜厚度的数值计算结果,讨论了接触表面粗糙度、表面几何形态(粗糙表面峰谷高度)、滑滚比、接触力以及滚动速度等参数的改变对润滑深沟球轴承摩擦系数的影响.结果表明:表面粗糙度的改变对摩擦系数的影响较小;粗糙度一定时,表面几何形态的差别对摩擦系数影响较小;摩擦系数随着滑滚比的提高而增大;接触力与滚动速度的提高导致摩擦系数增大.     

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。