非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑分析

为满足机械结构紧凑化、轻量化要求,在行星齿轮传动系统中可应用非对称聚合物齿轮。为研究非对称聚合物行星齿轮传动中内啮合轮齿的瞬态弹流润滑性能,建立非对称聚合物行星齿轮内啮合传动的润滑模型,采用多重网格法进行了数值求解与仿真分析;对比分析了行星齿轮内啮合与外啮合几何参数的异同,探讨了齿轮运行工况以及齿轮副材料对非对称聚合物行星齿轮瞬态弹流润滑的影响;考虑热效应的影响,探究了非对称聚合物行星齿轮内啮合最高温升与3个特殊瞬时啮合点的温度分布变化规律,对比分析了等温与热弹流润滑条件下不同齿轮材料的弹流润滑性能。结果表明,由于传动啮合方式的不同,行星齿轮内啮合的几何参数不同于外啮合,齿轮转速和载荷对弹流润滑效果影响显著;使用非对称聚合物齿轮可提高齿轮承载能力和改善齿轮的等温弹流润滑性能;但高温重载时聚合物齿轮材料影响轮齿强度和散热效果,非对称聚合物行星齿轮更适于在低温低速环境中应用。

基于灰色关联和故障树分析的航空齿轮箱故障诊断

航空齿轮箱是飞机运行的关键部件,为了对其进行故障诊断与预防,探究导致航空齿轮箱故障的关键因素,在故障树方法的基础上运用灰色关联分析对失效模式进行分析.结合现有数据对航空齿轮箱的故障树进行了定性分析与定量计算,理清了航空齿轮箱的结构特点与失效影响因素.借助灰色关联分析计算灰色关联度,找到系统薄弱环节,确定最小消耗下完成检修的故障诊断策略.

非对称梯度功能材料聚合物齿轮的瞬态弹流润滑分析

梯度功能材料是一种应用广泛的新型复合材料,其制成的齿轮有着独特的性能。为研究梯度功能材料对齿轮的润滑性能的影响,用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行瞬态弹流润滑分析,比较均质复合材料齿轮与梯度功能材料齿轮的润滑性能,分析梯度功能材料齿轮分别作为主动轮与从动轮时的齿轮润滑规律,研究梯度功能材料的热性能对齿轮润滑的影响。结果表明:梯度功能材料能够减小齿轮润滑压力,增大润滑膜厚,从而有效改善齿轮润滑;梯度功能材料齿轮作为从动轮时对齿轮润滑较为有利。热弹流润滑分析表明,梯度功能材料齿轮作为从动轮时齿轮啮入的润滑温度较低,其作为主动轮则相对有利于其后的热弹流润滑。

非对称聚合物齿轮的瞬态弹流润滑分析

聚合物齿轮质轻而耐腐蚀,可降低噪声,提高经济效益。相对地,聚合物轮齿强度低于金属轮齿,故采用非对称设计提高聚合物齿轮的强度。为探究非对称聚合物齿轮的弹流润滑特性,在水润滑条件下,采用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行了瞬态弹流润滑分析:对比非对称齿轮与传统对称齿轮的水膜压力与厚度;改变齿轮运行工况及考虑轮齿的表面粗糙度,研究其对齿轮弹流润滑分析的影响。结果表明,非对称齿轮可有效改善弹流润滑,润滑膜的压力和膜厚受齿轮转速和载荷影响较大,表面粗糙度对于非对称聚合物齿轮的弹流润滑有着不利影响,在应用中应保证齿面加工质量。

具有复合型织构的水润滑轴承的摩擦学性能研究

目的提升水润滑轴承的摩擦学性能。方法采用流固耦合的方法,对具有该复合型织构的水润滑轴承进行研究,将拥有仿生硅藻的多孔结构(矩形-半球型复合型织构)应用在轴承的高压区位置。分析具有矩形-半球型的复合织构的水润滑轴承在不同载荷、织构宽度以及间距的作用下,其摩擦学特性的变化。结果通过与光滑轴承和单层织构轴承进行对比可知,随着载荷的增大,矩形-半球型复合型织构轴承的承载力随之增加,摩擦系数随之减小,并且有最大的轴承承载力和最小的摩擦系数。随着第一层及第二层织构宽度的增加,复合型织构轴承的承载力虽有复杂波动,但总体呈现上升趋势,摩擦系数呈现下降趋势。在间距较小时,复合型织构轴承的摩擦学性能更优,在间距一定的情况下,存在最优的织构个数,使得轴承的摩擦系数最小。结论具有矩形-半球型复合织构的水润滑轴承适合在重载条件下工作,织构尺寸较大时,能产生较好的摩擦学性能;在间距较小时,复合型织构的摩擦学性能较为优异,且存在最优的织构个数。

变位非对称聚合物行星齿轮的瞬态热弹流润滑

为探究非对称齿廓的内啮合齿轮在变位情况下的热弹流润滑特性,用多重网格法对采用变位设计的非对称聚合物齿轮进行了瞬态热弹流润滑分析,比较了不同传动类型的变位齿轮的弹流润滑特性,分析了不同变位系数分配形式以及齿廓修形对非对称聚合物齿轮在内啮合情况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,非对称齿轮能改善变位齿轮的润滑性能,正传动的变位类型的齿轮润滑性能最优,内齿轮采用较大的变位系数对热弹流润滑更为有利,合理的修形能够改善非对称变位齿轮的润滑性能。

平行滑块表面不同形状复合型织构的润滑性能研究

目的研究具有仿生硅藻结构的复合型织构对滑动轴承润滑性能的影响。方法采用流固耦合的方法,对具有复合型织构的单元模型进行研究,依照硅藻的多孔结构,设计出矩形-半球型、矩形-椭球型、圆柱-半球型及圆柱-椭球型等4种类型的织构,建立这几种复合型织构的单个单元模型。在不同面积率和织构深度条件下,分析不同织构类型对滑动表面摩擦润滑性能的影响。结果在考虑摩擦性能与承载力的条件下,矩形-半球型和矩形-椭球型织构的最佳面积率为25%,最佳深度分别为0.9 mm和1.1 mm;圆柱-半球型和圆柱-椭球型织构的最佳面积率分别为35%和25%,最佳织构深度分别为1.1 mm和0.9 mm。在不同织构深度条件下,随着复合织构面积率的变化,圆柱-半球型的承载力和摩擦学性能最好,圆柱-椭球型次之,而矩形半球型和矩形-椭球型复合织构的承载力和摩擦学性能的变化几乎相同。结论复合型织构的最佳面积率和最佳深度与织构形状有关,在相同面积率和深度的条件下,最佳的复合型织构形状为圆柱-半球型织构。

磁流体极性对钛合金表面织构的摩擦学性能研究

目的 研究磁流体的极性对钛合金光滑表面和织构表面摩擦学性能的影响。方法 以水基磁流体、煤油基磁流体、去离子水和煤油为润滑剂,在UMT-3摩擦磨损试验机上分别进行钛合金光滑表面和织构表面的摩擦磨损实验,得到极性不同的磁性颗粒对不同表面的摩擦因数、磨损量和磨损形貌的影响规律。结果 在光滑钛合金表面,极性磁性颗粒使得摩擦因数下降了8.42%,磨痕宽度下降了8.47%,磨损方式由严重的磨粒磨损和黏着磨损转变为轻微的磨粒磨损。非极性磁性颗粒使得摩擦因数上升了33.94%,磨痕宽度上升了42.20%,磨损方式由轻微的黏着磨损转变为严重的磨粒磨损。在织构表面,极性磁性颗粒的减摩作用进一步增强,而非极性磁性颗粒并没有明显的减摩作用。结论 采用不同极性磁流体润滑时,极性磁性颗粒更容易吸附在钛合金表面,从而增加油膜的厚度和刚度,减小其摩擦因数。

平行滑块表面矩形-半球型复合织构润滑性能研究

研究仿生硅藻的多级孔结构——矩形与半球型结合的复合型织构对平行滑块润滑性能的影响。通过建立矩形-半球型的复合型织构单个单元模型,采用双向流固耦合的方法,分析两滑动表面在不同面积率和织构深度条件下的摩擦润滑性能。结果表明:织构表面摩擦因数随着面积率的增大而减小,承载力随着面积率的增大先增大后减小,在考虑摩擦性能与承载力的条件下,矩形-半球型复合型织构的面积率应控制在25%~36%之间;在确定合适的面积率的条件下,还应考虑不同的织构深度所产生的旋涡的影响。

仿生硅藻结构圆周位置和间距对轴承润滑性能的影响

基于硅藻结构,在水润滑轴承表面设计矩形-半球型复合型织构,采用流固耦合的方法研究不同织构位置角度和织构间距下的复合型织构轴承的润滑性能,并与光滑轴承和单层织构轴承润滑性能进行对比。结果表明:复合型织构轴承的摩擦力和摩擦因数始终小于单层织构轴承和光滑轴承,且在织构位置角度超过22.5°~45°范围内的某一角度后,复合型织构轴承的最大水膜压力大于单层织构轴承;在不同间距条件下,随着织构位置角度的增大,复合型织构轴承最大水膜压力呈先增加后减小的趋势,摩擦因数呈现先减小后增加的趋势;在织构间距为5°且织构位置角度为45°时,复合型织构轴承的摩擦学特性最优。

换向工况下非对称聚合物齿轮瞬态弹流润滑分析

齿轮的换向过程造成齿轮系统工作情况的恶化,不利于齿轮润滑的保持。为探究非对称齿轮在换向工况下的润滑性能,采用多重网格法对非对称聚合物齿轮进行了换向工况下的瞬态弹流润滑分析,比较了非对称齿轮和对称齿轮在换向工况下的弹流润滑特性以及非对称齿轮在正向运行与换向运行情况下的弹流润滑特性,分析了换向过程中不同形式的转速变化以及冲击对非对称聚合物齿轮在换向工况下的瞬态弹流润滑的影响。结果表明,齿轮在换向工况下换向点润滑油膜厚度大幅减小,是齿轮润滑失效的危险点。非对称齿轮能改善换向过程的润滑性能,换向过程中的正弦减速后正弦加速的变速形式对换向工况下的齿轮弹流润滑性能更为有利,冲击会对非对称齿轮换向时的润滑状态造成不利影响。