过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量计算

针对航天轴承运行过程中出现的过载问题,在弹塑性力学和赫兹接触理论的基础上,推导了圆柱滚子轴承线接触弹塑性应力应变的计算公式,并建立了圆柱滚子轴承弹塑性接触有限元模型,计算过载下圆柱滚子轴承各部件接触区域的永久变形量。对过载轴承进行静压试验,测量其最大永久变形量,与理论计算结果及仿真结果进行了对比。对比结果表明:弹塑性应力应变计算公式适用于低过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量的计算。对于高过载工况下圆柱滚子轴承永久变形量,使用有限元法计算结果更为准确,并且有限元法能够更精确地获取所有过载工况下轴承各部件上发生的永久变形量。     

C型环环向应力与加载载荷的公式推导与验证

基于任意C型环试样结构尺寸及其力学关系,建立了C型环内任意截面的力学模型,根据材料力学基本理论,推导出了其外壁和内壁任意一点环向应力与C型环试样加载位移、加载载荷之间的理论计算公式。为了验证本文推导的理论公式的正确性,建立了C型环试样的有限元计算的力学模型,当某试验要求C型环试样最大环向拉应力为650 MPa,对油管外径88.9 mm的C型环试样,通过有限元法和本文推导的理论公式对该结构工况进行计算和对比分析,得出有限元法和理论公式计算出需要施加的载荷和位移的误差分别为-1.82%和1.25%,证明推导文中推导的理论公式的正确性,为C型环硫化物应力腐蚀开裂（SSCC）和应力腐蚀开裂（SCC）实验加载参数的确定提供了简便的计算方法。     

双馈风电机组传动链低电压穿越响应分析

为了分析双馈风电机组低电压穿越对传动链齿轮与轴承等部件冲击载荷的影响,分别采用转子有限元法与集中参数法对传动链中的盘、轴、轴承、联轴器以及齿轮等部件进行了动力学建模,结合风电机组气动载荷与控制模型,建立了传动链动态响应仿真程序。利用建立的仿真程序对风电机组稳态工况进行了仿真,筛选出齿轮啮合力与轴承力最大的部件。将风电机组低电压穿越测试曲线加载到仿真程序中,对低电压穿越各类工况动态响应进行了对比分析。结果表明：低电压穿越会对风电机组传动链的齿轮与轴承产生冲击,并且冲击载荷的大小与机组工况载荷、电压跌落幅值以及跌落形式相关,并且这三者的影响因素是依次递减的。     

非等厚度四点弯曲试样环向应力理论研究

针对四点弯曲试样标准为等厚度直梁试样,不能真实模拟管件曲梁结构的真实工况,设计了一种外壁为完整的一段圆弧,内壁为一直线段和两段对称圆弧构成的非标准、非等厚度的四点弯曲试样。根据非等厚度的四点弯曲试样结构及其力学模型,推导出了其外壁任意一点环向拉应力与试样加载载荷之间的理论计算公式,建立了该四点弯曲试样的有限元力学计算模型。计算结果表明,文中推导出的理论公式计算出的最大环向应力与有限元法的计算结果误差的绝对值为0.06%~0.33%,几乎没有误差,充分证明了理论公式的准确性,该理论公式为非等厚度四点弯曲的应力腐蚀开裂试验加载参数提供了简便的计算方法。     

发动机曲轴应力影响因素的有限元分析

采用有限单元法研究了内燃机整体曲轴应力状态 ;讨论了气缸不同发火状态下曲轴内部应力的大小 ;分析了各缸载荷、主轴承安装误差、连杆轴承载荷的分布形式对曲轴应力的影响 ;探讨了目前曲轴应力有限元计算中所广泛采用的单拐力学模型的可靠性 ;并给出了建立曲轴有限元模型的正确方法。     

基于Abaqus的防滑差速器壳体静力学分析

为获得某款防滑差速器壳体在实际工况中的具体力学特性,基于有限元分析法对某四驱汽车防滑差速器壳体进行设计分析。首先,在Abaqus软件中建立防滑差速器壳体的有限元分析模型。接着,利用Romax软件进行防滑差速器壳体在两种极限工况下的轴承受力分析,同时设立更为精确的边界条件和载荷,从而进行应力、应变和疲劳分析。分析结果表明该防滑差速器壳体在极限工况下位移量较大,需要进行优化设计。结合静力学分析结果,以壳体加强筋的长度和厚度为优化变量,对防滑差速器壳体进行优化设计,通过优化前后对比分析,发现优化后壳体在各种工况下的应力和应变均显著降低,符合设计要求。采用软件仿真进行轴承受力分析有效地避免了繁琐的理论计算,同时使得分析方法更加简单,分析结果更贴合实际。另外,有限元分析方法也大幅缩短了防滑差速器壳体的研发周期与设计成本。     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。     

变速箱齿轮冲击性能分析方法的研究

对于各种车辆,其变速箱齿轮是最易受到冲击破坏的零件之一,齿轮的失效形式主要表现为多次冲击载荷下的弯曲疲劳破坏.汽车二档是汽车起步或行驶的常用档位,利用联合动力学软件AD-AMS和有限元软件ANSYS来研究典型的变速器二档齿轮啮合工况:可很好地模拟突然接合离合器的工况,并将仿真结果与经典设计公式进行对比,证明分析方法正确...     

压紧机构导向轴结构尺寸设计及有限元校核

针对压紧机构中由于偏载引起的导向轴强度刚度不足等问题,分别利用结构力学中的力法和位移法对压紧机构导向轴进行了结构尺寸设计,推导出了在对称载荷作用下一次超静定结构的设计参数和公式。利用有限元分析软件Abaqus对设计的压紧机构导向轴进行三维接触有限元分析,研究了在满载工况下的应力及变形。结果表明：压紧机构在满载工况时,导向轴的变形较小,导向轴受到的各个方向应力均小于许用应力。研究方法和结果将为压紧机构导向轴的设计提供指导。     

直升机分扭传动直齿轮疲劳寿命评估方法

为得到直升机主减速器分扭传动系统中关于直齿轮的疲劳寿命评估方法,在Lundberg-Palmgren疲劳寿命理论(L-P理论)和Hertz接触理论的基础上建立主动轮单齿疲劳寿命评估模型。该模型所需参数主要与轮齿啮合时的最大Hertz接触应力相关。为利用有限元分析软件ANSYS求解此应力,确定主动轮单齿在啮合区的各啮合界点,并推导啮合区上的载荷分布规律,得到基于载荷谱多工况作用下主动轮的疲劳寿命评估方法,并针对某直升机在单工况作用下的直齿轮给出疲劳寿命评估算例。研究结果表明,该方法所得疲劳寿命估算值比试验值更加保守,是一种安全、有效的疲劳寿命估算方法。     

基于ANSYS Workbench的轮毂轴承刚性仿真分析

运用ANSYS Workbench有限元仿真工具建立了轮毂轴承的有限元仿真模型,对轮毂轴承整体刚性进行仿真分析。仿真结果表明,有限元模型在承受力矩载荷时产生的应力传递方向和应力形成区域与实际情况相符;轮毂轴承单元的整体倾角与载荷大小基本成线性关系。不同载荷的实验显示,轮毂轴承力矩倾角的仿真值和试验值之间的误差小于8%,验证了基于ANSYS Workbench的轮毂轴承刚性仿真分析的正确性。仿真分析数据可应用于轮毂轴承初期设计与优化阶段。     

高造斜井眼轨迹控制工具悬臂轴承失效分析与优选

高造斜井眼轨迹控制工具提供了高效的多枝导流出砂井钻井手段,该工具在进行井下工况模拟实验时悬臂轴承破坏失效。为分析悬臂轴承的失效机理,基于管柱力学基本理论,建立了主轴力学模型,分析了悬臂轴承在井下工况的力学行为。结合有限元仿真分析,得出了悬臂轴承的失效原因。研究结果表明:主轴弯曲使滚针轴承承受附加弯矩,致其左侧磨损剧烈,轴承径向载荷分布不均,在摩擦扭矩的作用下,保持架发生扭转变形,从而导致悬臂轴承失效。结合分析结果给出了推荐使用的悬臂轴承型号,能有效提高井眼轨迹控制工具轴承使用寿命。     

基于有限元的差速器齿轮动态啮合特性分析

针对汽车行驶过程中差速器的2种典型工况,计算某轿车差速器行星齿轮和半轴齿轮的转速和转矩分配.基于有限元动态仿真方法,建立差速器齿轮接触有限元模型,进行动态啮合仿真,研究了齿轮啮合时的应力分布情况.分析了齿轮接触面间的摩擦系数对应力分布的影响,发现随着摩擦系数的增大,齿轮接触应力有所上升.基于名义应力法,以动态啮合时的最大接触应力作为载荷输入,计算齿轮的接触和弯曲疲劳寿命,齿轮的疲劳危险位置发生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根,齿轮寿命符合设计要求.结果表明所开发的结合齿轮动态仿真与疲劳寿命分析方法可以有效地预测差速器齿轮寿命.     

套管头结构有限元分析及评价

针对固井过程中套管头损坏现象,采用有限元软件建立套管头整体有限元模型,对套管头在不同工况条件下进行应力计算,得到套管头整体及各部件的应力分布状态,并依据给出的复杂应力评定标准对其进行强度评价,并计算出不同类型套管头的极限悬挂载荷,给出了不同套管柱套管头悬挂重量的最优载荷,为套管头在完井作业中能够安全可靠地工作提供了保证。     

径向谐波齿轮传动中柔轮壁厚计算方法的研究

分析的谐波齿轮传动中柔轮壁厚的几种计算公式，包括经验公式和精确公式，后者仅用于塑料谐波齿轮的壁厚计算，针对它们特别是精确公式的不足，考虑到谐波传动中柔轮的载荷和变形情况，引入了应力修正系数，推导出了一种通用的柔轮壁厚的精确计算公式，并通过一个算例将向种公式进行比较，计算的结果证明了公式的优越性。     

高温高压对冶金用热水循环泵结构强度的影响

为获得冶金用热水循环泵实际工作状态下的结构强度,对泵内部全流场进行了多工况定常数值模拟,并基于ANSYS Workbench平台对泵转动部件与静止部件进行了单向流固耦合计算.得到了不同工况下关键零件的最大等效应力,并对比了常温常压与高温高压条件下转动部件与静止部件的应力分布,分析了结构应力分布特征.结果表明:热水循环泵各零件最大等效应力值均小于自身材料的抗拉强度,满足强度要求;常温常压条件下,转动部件的键及键槽处应力值最大,而在高温高压条件下,泵轴轴承段因热载荷出现了应力集中的现象;常温常压条件下,泵体应力分布主要受到重力作用,各支撑部位的应力较大,高温高压条件下,泵体温度梯度较大位置应力较大.     

斜齿轮啮合过程中载荷及应力分布的计算与模拟

针对实际工况的斜齿轮,提出了一种啮合过程中斜齿轮三维有限元模型的参数化表达方法,给出了模型的网格划分方法和边界丛载荷条件,并开发出了相应的计算机程序,对轮齿从啮入到啮出整个周期的载荷及应力的分布规律进行了计算和模拟。     

圆柱齿轮热精锻成形载荷影响因素分析

研究圆柱齿轮热精锻成形载荷计算方法,在圆柱体闭式镦粗计算公式中引入齿形影响因子,得到齿轮热精锻成形载荷经验公式. 有限元仿真模拟了模数分别为1,2,3,4 mm圆柱直齿轮的热精锻过程,利用仿真得到的成形载荷数据拟合求得了齿形影响因子的计算公式;在该经验公式的基础上分析了锻件齿根圆直径、内孔径、高度、齿轮模数以及坯料材料流动应力对齿轮精锻成形载荷的影响;齿轮热精锻实验和文献中齿轮锻造成形载荷数据共同验证了公式的准确性和适用范围;通过变形的齿轮热精锻成形载荷经验公式,求出不同压力机可锻压齿轮的尺寸范围.      

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。     

空间固体润滑球轴承低速小摆角运动寿命分析

对低速小角度摆动的固体润滑球轴承运转寿命进行了理论分析与试验研究。基于滚动球轴承的弹性力学与运动学,对滚动体与套圈之间的相对滑移速度进行了分析,并在外滚道控制理论边界条件下对分析结果进行了简化。结合固体界面Archard磨损模型,给出了小角度摆动MoS_2固体润滑轴承寿命的估算公式。针对公式中涉及的小角度摆动运转工况,开展了固体润滑轴承机构的真空加速寿命试验,试验结果表明轴承在小角度摆动的典型工况下寿命超过2. 3×10~6次,符合寿命估算公式的理论计算结果,验证了理论分析的正确性。低速小角度摆动工况下的固体润滑轴承寿命估算公式表明其寿命与速度无关、与载荷成非线性相关以及与材料强度成正比。