单螺杆压缩机啮合副型线研究的新进展

采用“直线包络螺杆副”作单螺杆压缩机啮合副型线可以获得稳定的流体动力润滑,但此种啮合副加工困难。本文提出采用“圆台二次包络啮合副”作为单螺杆压缩机啮合副的型线。实践表明,这种啮合副加工便利,适于大批量生产,并且同样能获得稳定的流体动力润滑,进一步提高压缩机运行可靠性。本文详细阐述了“圆台二次包络啮合副”的数学模型、齿面性质、结构特征、加工方法,并用实验加以验证。     

单螺杆压缩机型线和流体动力润滑的研究

本文在研制单螺杆压缩机的基础上,提出采用“直线包络螺杆副”作为转子啮合副可以获得稳定的流体动力润滑,从而提高压缩机寿命的见解.文中阐述了该种啮合副的数学模型,接触线特性,动压油膜的计算方法和计算实例.最后,用实验结果加以验证.     

单螺杆压缩机啮合副油膜流场数学模型研究

本文针对单螺杆压缩机啮合副油膜流场数学模型进行研究。目前对于该油膜流场的模拟,常采用的模型为油膜压力分段计算模型,而此模型未考虑润滑油沿星轮齿长方向上的流动和星轮齿面扩散区域导致的油膜负压,是否适用于啮合副油膜流场计算,仍未有直接实验验证结果。为此,本文建立了啮合副间隙的三维模型,考虑了沿星轮齿长方向上的润滑油流动和几何扩散区域的空穴现象,提出了油膜流场数值模拟计算模型,搭建了啮合副油膜流场压力测试实验台,并基于ANSYS FLUENT对实验台啮合副间隙内的油膜压力场进行模拟,且将实验结果与本文模型和油膜压力分段计算模型进行对比分析,并考察了两种数学模型的精确度和适用性。对比结果表明：油膜压力分段计算模型得出的油膜压力场整体大于本文模型得出的压力场;油膜压力分段计算模型在星轮齿型面为单直线型面且螺杆转速较低时,与实验结果吻合较好;而本文模型在三种型面以及两种螺杆转速下均与实验结果吻合良好。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（I）

首次建立了双自由度运动状态下，用直线型切刀包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型．直线型切刀包络的圆柱蜗杆副中，蜗杆的轴向齿廓为凸齿廓，蜗杆与蜗轮是全台面接触，蜗轮齿面接触线较长，以这种接触传动为主传动应用在电梯曳引机上很理想．     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（Ⅰ）

首次建立了双自由度运动状态下，骼直线型切刀包络加工圆柱锅杆动的啮合原理数学模型，直线型切刀包络的圆柱蜗杆副中，蜗杆的轴向齿廓为凸齿廊，蜗杆和蜗轮是全齿面接触，蜗轮齿面接触线较长，以这种接触传动为主传动应用在电梯曳引机上很理想。     

新型包络圆柱蜗杆传动的理论研究（Ⅱ）

首次建立了双自由度运动状态下,用环面砂轮包络加工圆柱蜗杆传动的啮合原理数学模型,用环面刀具包络成形的蜗杆副,蜗杆的轴向齿廓为凹齿廓,蜗杆与蜗轮为瞬时双线接触,并兼备了二次包络成形和凹面齿圆柱蜗杆的特征。这种新型蜗杆传动具有良好的应用前景。     

加工单螺杆压缩机圆台二次包络啮合副星轮用的滚刀的研究

单螺杆压缩机的圆台二次包络啮合副具有较好的齿面性质，但加工星轮用的滚刀的制作较困难，通过优化刀片的位置，将有限刀片滚削时产生的凸度误差控制在允许的范围内，从而减少了刀片数，降低了镶片星轮滚刀的制作难度，给出了圆台二次包络啮合副的齿面方程，镶嵌刀片的刃口曲线，凸度误差的计算方法和刀片槽有关参数的计算，另外，还给出了一个算例。     

双圆环面二次包络环面蜗杆传动的啮合界线与蜗杆螺旋面的结构

推导了双圆环面包络环面蜗杆磨齿啮合界线方程及其与相配蜗轮啮合的啮合界线方程.阐明双圆环面二次包络副的二次包络啮合界线与一次包络啮合界线共轭线重合,是二次包络新接触线族的包络线,与二次包络原接触线族相交,将蜗杆螺线面划分为单线接触区与双线接触区,从而诠释了双圆环面包络环面蜗杆螺旋面的结构.同时指明,可以通过合理搭配参数,调整二次包络啮合界线沿蜗杆轴向的位置,增加瞬时接触线的总长,提高传动副承载能力.     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动的热力分析

结合齿轮啮合原理,推导出塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的啮合方程式.基于MSC.Patran/Nastran建立塑料斜齿轮和钢制蜗杆传动的本体温度场,并对啮合传动副进行有限元结构分析,得到此传动机构热平衡过程中载荷、本体温度和环境温度之间的内在联系.并通过赫兹接触理论验证了有限元分析的正确性.结果表明:在该传动过程中,热源从啮合齿面逐渐扩散到轮齿端面和非工作齿面上,热平衡时啮合齿面上轮齿中部靠近分度圆处温度最高,而轮齿端部温度最低.     

CC型单螺杆压缩机主要几何关系的研究

CC型单螺杆压缩机为单螺杆压缩机型式之一,有许多突出的优点,很有发展前途。本文推导了这种压缩机栅轮齿侵入螺槽的面积、形心、螺槽容积和理论排气孔口等一系列计算式。在此基础上,本文讨论了这种压缩机设计与制造的主要结构参数的选取原则,并通过实际计算提出了一系列推荐选取值。此外,本文还分析了这种压缩机相对CP型单螺杆压缩机所具有的突出优点。     

复合分子泵牵引级螺旋槽深对压缩比的影响

建立了描述复合分子泵牵引级抽气性能的理论模型.依据该理论模型,在牵引级不同螺旋升角、转子-定子间隙、转子转速、被抽气体流动状态条件下,对牵引级螺旋槽深与压缩比的关系进行了研究.结果表明:压缩比随螺旋槽深的减小,先增加后减小,存在最优螺旋槽深,使牵引级的压缩比达到最大;螺旋升角对最优螺旋槽深影响较小;最优螺旋槽深随转子-定子间隙减小而减小,随转子转速的增加而增加;当被抽气体为黏滞流时,最优槽深值更小.     

影响锯链与链轮啮合传动的几何参数分析

分析了在不同支承情况下链轮齿宽与传动链片齿宽，链轮齿顶高度与侧链片凹口高度，链轮轮缘直径与侧链片趾部高度链轮齿槽角与传动链片楔角四对参数偏差对啮合传动影响。它们的影响在很大程度上与锯链节距偏差的影响相似。     

短幅内摆线型单螺杆式水力机械的啮合原理

本文系统地研究了短幅内摆线型单螺杆式水力机械的平面啮合和空间啮合理论,推导了螺杆和衬套的曲面方程,讨论了其啮合特征,对螺杆-衬套副的密封原理也进行了分析。本文所得的结论对于该型单螺杆式水力机械的设计计算和加工制造,都具有一定的指导作用。     

基于Kriging模型的特殊螺纹油管和套管接头密封可靠性分析

以某型特殊螺纹接头为分析对象,建立该特殊螺纹密封可靠性功能函数,通过有限元方法对螺纹接头进行载荷包络线试验仿真,确定载荷包络线试验中螺纹接头密封失效的最危险载荷点。基于该最危险载荷点,通过随机化影响特殊螺纹密封性能的11个参量,利用Kriging代理模型对螺纹接头进行可靠性分析,确定其在载荷包络线试验中最危险载荷点下的密封可靠度。结果表明:基于Kriging模型的密封可靠性分析是评价特殊螺纹接头密封性能的一种有效方法,能够满足工程应用的需要,可用于特殊螺纹接头的设计、优化和选用。     

渐开线齿轮齿面波纹度的隶属函数分析

采用模糊数学隶属函数分析齿面波纹度、粗糙度两种成分的交融性,及二者几何参数分界线的模糊性,并将二者定量分离。通过实验,对不同切齿工艺过程中形成的齿面几何特征进行分析,有效分离和评定齿面波纹度成分,研究其对齿面使用性能的影响。研究证明,齿面粗糙度数值增大,其波纹度也增大;齿面粗糙度数值的大小对波纹度有着直接的影响。这种方法完全打破了传统的、仅用数值分离表面粗糙度和表面波纹度的方法,为降低齿面波纹度、寻求齿面合理的加工规范、确保产品质量提供理论依据。     

前缘倒角对涡轮轮缘密封性能的影响

研究转子叶片前缘倒角结构对涡轮轮缘密封性能的影响机制,在不同封严流量下,对转子前缘带倒角和不带倒角的轮缘密封装置进行数值模拟。研究结果表明：转子前缘倒角结构通过改变前缘附近压力势场从而对主流燃气入侵和封严出流冷气与主流的干涉产生影响。增加倒角结构有利于减弱主流高温燃气入侵的程度,在低封严流量下,最大可使得涡轮盘腔封严效率提高7%;倒角结构削弱了由封严间隙涡和马蹄涡形成的通道涡强度,降低封严冷气与主流干涉造成的气动损失。当封严流量为主流流量的1.3%时,带倒角装置的涡轮级气动效率增大2.1%。     

基于特殊螺纹密封完整性的三轴设计系数研究

针对高温高压气井完井油管柱密封完整性问题，开展了基于88.90 mm×6.45 mm 110SS材料油管一种气密封特殊螺纹密封完整性分析的管柱三轴设计系数研究，研究中采用了API RP 5C5—2017国际标准螺纹性能试验评价方法，进行了高温和室温环境下A系全包络线载荷密封实验评价。基于气密封能判据，采用有限元模拟分析了不同VME（冯米塞斯等效应力）全包络线载荷2次循环工况的密封能和密封能倍数的变化规律并确定了危险载荷点。结果表明，通过API标准密封完整性实验评价的气密封特殊螺纹连接，需采用有限元进一步分析包络线载荷循环密封能及密封能倍数的变化规律，确定这种螺纹连接安全适用范围；同时开展了3种VME全包络线载荷2次循环后密封适用性分析，确定了高温和室温两种环境下螺纹安全适用包络线载荷范围及合理的三轴安全系数，并完成了1口高温高压气井完井油管柱安全分析和现场应用。提出的研究方法为管柱三轴设计安全系数的确定提供了有益指导。     

定轴横轧螺杆压缩机阴转子的辊型曲线

定轴横轧直接近净成形带有螺旋齿形的螺杆转子是一种新型工艺,轧制耦合曲线是其核心和关键.该轧制工艺中,轧辊和轧件的啮合关系与原有啮合关系有较大差异,因此需要根据轧制工艺需求重新构建具有普遍适用性的轧辊和轧件的耦合曲线.以轧制某型号的螺杆阴转子为例,依据轧辊和轧件的共轭啮合运动关系,构建了适合于定轴横轧工艺的轧辊和轧件耦合曲线的几何模型;结合建立的变换矩阵推导求解了相应耦合曲线的参数化方程,实现了轧制工艺的通用性.三维动态啮合仿真模拟显示啮合过程良好,无冲突干涉现象发生,表明所建立的描述轧辊和轧件耦合曲线的数学模型是正确的.     

随机修形剃齿刀消除剃齿齿形中凹的机理研究

提出产生剃齿齿形中的原因是剃齿过程中“系统综合误差动态效应”的结果,并利用这一动态效应原理,形成了一种剃齿刀随机修形新方法,以此方法来解决剃齿齿形中凹问题,这种方法是用与工件几何参数一致的超硬修磨轮在剃齿机上取代被剃齿轮,与剃齿刀啮合来修形剃齿刀。     

Free—Form机床展成延伸外摆线锥齿轮的齿面几何研究

为了解决直接求解展成法加工中存在的复杂双能数包络问题时的困难,提出通过数学变换,将此包络问题转化为假想平面产形轮与工件之间的展成问题来进行研究,推导了假想产形面的方程和各阶偏导矢,于是可获得产形面的微分几何数,通过分析假想平面产形轮与工件之间的展成运动,即可得到被展成齿面上任意指定点的全部一至三阶微分几何参数。