新工科背景下工程图学项目式教学改革探索

结合新工科的建设要求,文章立足培育学生工程制图实践能力与创新能力,将项目式教学融入“工程图学”课程建设中,探索了新工科背景下基于项目教学的工程图学教学改革新模式。在此基础上,文章又从学情分析、教学目标、课程特点、教学内容、项目实施、改革意义等方面加以分析,并以工程图学项目式教学为例详细阐述了若干案例,论述了新工科背景下工程图学项目式教学改革的可行性和有效性。

重载螺旋弧齿锥齿轮疲劳寿命预测

以重载螺旋弧齿锥齿轮传动系统为研究对象,基于齿轮强度计算理论、疲劳累积损伤理论和断裂力学理论等,结合国内螺旋锥齿轮制造工艺及制造技术对重载螺旋锥齿轮传动系统的疲劳特征进行研究。

依托大数据的智能化学情分析及过程评价教学实施策略研究——以工程图学为例

针对工科骨干基础课程工程图学教学目前存在的问题,该文开展了依托大数据的智能化学情分析及过程评价教学实施策略研究,提出根据学情动态调整的动态教学设计方法,创建基于移动学习模式的个性化课程学习方式,建立线上线下多元化的智能考核方式,供教学及研究参考.

湿式摩擦离合器摩擦副热特性分析

为了研究湿式多片离合器摩擦副的发热情况,选取其中一对摩擦副,建立了瞬态及稳态热分析有限元模型,将油槽类型转化为当量圆柱体并建立对流换热模型,计算了对流换热系数,并以此为边界条件,计算不同时间下摩擦片与对偶钢片沿径向和轴向的温度分布。同时,针对不同材料及槽型对摩擦副温度的影响进行分析,并采用SAE#2试验机,测试了不同材料及槽型的摩擦副温度,与理论分析进行了对比,温度变化趋势一致,误差较小。

齿轮箱浸油润滑流场及温度场仿真分析

为了研究浸油润滑齿轮箱的内部流场和温度场,采用RNGk-ε湍流模型、流体体积(VOF)模型和动网格模型,对齿轮箱内部流场进行动态数值模拟;应用多重参考系(MRF)模型对齿轮箱进行稳态温度场仿真,分析齿轮转速、浸油深度及滑油黏度等对齿轮温度场的影响。研究结果表明:运用动网格法可以较好地对齿轮箱中的油液分布、速度场和压力场进行仿真;MRF模型可以用于对齿轮箱稳态温度场进行分析,且齿轮转速、浸油深度和滑油黏度对齿轮啮合面的温度影响较大。

摩擦因数时变的节点外啮合齿轮系动力学分析

以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象,建立了系统六自由度非线性动力学模型,考虑了时变啮合刚度、时变齿面摩擦、载荷在啮合区动态分配以及齿侧间隙的影响。采用能量法计算了时变啮合刚度。基于弹流润滑(Elasto-hydrodynamic lubrication,EHL)理论计算了时变摩擦因数,与库伦摩擦模型进行了对比分析,得到了齿轮副非线性振动方程,同时采用数值方法求解了系统的动力学微分方程组,得到了系统的时域动态响应和相图,并分析了系统的动力学特性。

间隙对两级星型齿轮传动动态特性的影响研究

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。分析了两级星型齿轮传动系统非线性动态特性。采用数值积分方法对多间隙多自由度非线性微分方程组进行了求解。研究了间隙对两级星型齿轮传动系统的动态特性的影响及两级间隙值分别单独作用时系统的动态特性。分析表明,当其余参数不变,间隙变化时,系统的动态响应也随之变化。增加间隙会使系统由简谐振动进入混沌振动,系统动载荷增大,脱啮时间增加。第一级传动的齿侧间隙对系统的动态特性影响较大,第二级传动的齿侧间隙对系统的动态特性影响则较小。两级间隙对系统的作用相互间有影响,不是单纯的累加作用。

考虑柔性齿圈的节点外啮合行星齿轮均载特性分析

建立一种考虑摩擦力、时变啮合刚度及阻尼、综合啮合误差及内齿圈柔性的节点外啮合行星齿轮平移-扭转动力学模型。推导系统多自由度的动力学微分方程组并采用四阶-五阶Runge-Kutta法求解方程,得到系统的振动响应。分析柔性齿圈、摩擦力以及节点外系数对系统均载特性的影响。研究结果表明:表面摩擦力是系统内部激励源,会加剧系统振动,而对于节点外啮合行星齿轮,在啮合过程中摩擦力不换向,改善系统的振动。行星齿轮系统采用具有一定柔性的齿圈会提高系统内啮合载荷分配的均匀性,对于节点外啮合行星齿轮而言,均载系数随着节点外系数的变化呈现"U"型变化趋势。

基于CFD的GTF发动机风扇驱动齿轮箱行星齿轮风阻损失分析

建立GTF(齿轮驱动风扇)发动机风扇驱动齿轮箱内部流体几何模型,采用RNGk-ε湍流模型和MRF模型进行数值模拟,研究风扇驱动齿轮箱人字齿行星齿轮齿面、端面和内孔特征面的风阻损失,并与Anderson齿轮风阻损失经验公式的计算结果进行对比,分析行星架腔体的直径和长度对湍流能、湍流黏度和人字齿行星齿轮各特征面风阻损失的影响。研究结果表明:行星齿轮风阻损失仿真结果与经验公式结果相差较小。风扇驱动齿轮箱人字齿行星齿轮具有较大的风阻损失,齿面风阻损失占总风阻损失的69.7%。减小行星架腔体直径和长度对行星架内部流体的湍流分布产生一定的影响,并随着行星架腔体直径和长度的减小,湍流较大的区域面积减小。减小风扇驱动齿轮箱行星架腔体长度和直径可抑制人字齿行星齿轮各特征面风阻。减小行星架腔体直径和长度可导致单个人字齿行星齿轮风阻损失分别降低276 W和165 W。

两级星型齿轮传动动态均载特性分析

建立了两级星型齿轮传动系统的动力学均载分析模型,考虑了各构件的制造误差与安装误差。计算了系统的载荷不均匀系数。对由制造误差与安装误差引起的动态不均载特性进行了动力学分析。分析了各误差和载荷不均匀系数的关系,得到了各误差与系统载荷不均匀系数间的变化关系,讨论了各类误差对系统载荷不均载系数的影响。研究结果表明,第一级星轮及其所在轴轴承偏心误差对系统载荷不均匀系数的影响最大;各误差对第一级系统载荷不均匀系数的影响比对第二级的影响大;随着星轮个数增加,系统载荷不均匀系数增大。

某型变转速直升机传动系统动力学特性分析

参考国外两级变速传动构型,基于某型直升机主减的结构布局,设计两级变转速直升机传动系统。利用集中质量法建立该型变转速直升机传动系统的动力学模型,模型中考虑时变啮合刚度、齿面摩擦、行星轮系的啮合相位以及各级齿轮副的综合传递误差等因素,推导系统的动力学微分方程。利用龙格库塔法进行数值求解,对比分析变转速直升机在相同工况下,高速级与低速级传动路径中系统的固有特性、动载荷、行星轮系的均载以及系统各级齿轮传动之间的耦合响应特性,研究输入功率、输入转速和摩擦因数对系统动力学特性的影响。研究结果表明:系统高速级路径中各级齿轮动载系数波动幅度较小,但低速级路径中两级行星轮系均载特性更优;可通过适当提高输入功率,降低输入转速来改善变速系统的动力学特性。

行星轮系固有频率的灵敏度分析

建立了两级行星齿轮传动系统计算模型,推导了系统动力学微分方程,求解了行星齿轮传动系统的固有频率。采用矩阵摄动法,针对系统存在孤立特征值和重特征值,分别求解刚度参数变化对各阶固有频率的灵敏度。矩阵摄动法求解的结果与求导法求解的结果对比表明,基于两种方法求解的对各阶固有频率影响最大的参数基本一致,证明了矩阵摄动法求解结果的正确性。通过改变对固有频率灵敏度最大的刚度参数,可以修改固有频率,使其远离激励频率,避免共振的发生。

基于增量谐波平衡法的星型齿轮传动非线性动力学分析

建立了两级星型齿轮传动系统的非线性动力学分析模型,模型中考虑了系统的综合啮合误差、时变啮合刚度以及齿侧间隙。推导了多自由度多间隙系统的增量谐波平衡法计算公式,利用上述方法求解了系统非线性微分方程组,得到了两级星型齿轮传动的非线性频响特性。分析了阻尼系数、时变啮合刚度以及误差等参数对系统动态特性的影响。分析结果表明:间隙会使两级星型齿轮传动系统中出现多值解及跳跃现象的典型非线性特征;增大系统阻尼系数可以抑制系统的共振幅值;增大时变刚度幅值使得齿轮副传动误差的幅值增大;增大激励误差的幅值,使得系统各构件的振动幅值增大;多级星型齿轮传动系统有着比单级传动更丰富的非线性动态特性。

两级星型齿轮传动静力学系统基本浮动构件浮动量分析

建立星型齿轮传动静力学系统基本浮动构件浮动位移分析的弹簧-质量模型;采用静力学分析的方法,考虑系统的误差、工况条件、构件的弹性变形等条件对系统浮动位移的影响;计算系统基本浮动构件浮动位移;分析系统主要设计参数对各构件浮动位移的影响,为星型齿轮传动系统浮动机构的设计提供依据。结果表明:中心轮的浮动位移随系统输入功率增大而增大,随系统转速增大而减小;中心轮的浮动位移随系统星轮个数的增加而减小,随系统构件误差值的增大而增大,各构件的误差值对中心轮浮动位移的影响有累加作用。系统的工况条件、构件的弹性变形等方面均影响系统的浮动位移,在实际计算中要予以考虑。

基于Matlab的两级星型齿轮传动的优化设计

建立了两级内外啮合星型齿轮传动优化设计的数学模型,分析了系统的传动方案和约束条件,以中心距最小为目标函数,确定了主要优化设计参数.采用了以齿数、模数为离散变量和变位系数,齿数比等为连续变量的优化设计方法.过多的等式约束造成最优化时可行域减少,甚至找不到可行域,严重影响了优化设计的运行结果.鉴于此,发展了分级优化的方法,以齿数、模数为离散变量,变位系数、齿数比等为连续变量,运用M atlab中非线性有约束的多元函数fm incon求解,经过优化计算,得到主要优化设计参数.

无人直升机主减舱散热性能分析

主减速器是无人直升机传动系统的重要组成部分,为防止高温影响其工作性能,针对某无人直升机主减速器,建立了主减速器舱三维模型;应用CFD(计算流体动力学)对其前飞状态下的主减速器舱流场及温度场进行了数值仿真,研究其流场和温度场分布,得到了提升主减舱散热效果的方法。结果表明:增大侧排气口能有效抑制侧排气口附近的涡流;调节风扇与主减速器的距离,将圆形导风罩改为方形导风罩加导风圈的形式及调节风扇与散热器之间的距离等方法均可以降低散热器散热的不均匀性,提高散热性能。

节点外啮合行星轮系耦合动力学分析及试验验证

考虑太阳轮和行星架支承轴承的时变支承刚度,采用集中参数法建立节点外啮合行星齿轮系统齿轮-轴承耦合动力学模型,运用Rung-Kutta算法求解得到太阳轮和行星架的振动加速度响应;利用某型机械功率封闭试验台开展振动测试试验,基于小波变换获得降噪信号。研究结果表明:支承刚度时变情况下的振动加速度幅值要大于支承刚度为定值时的加速度。横向振动的试验值与理论值的误差为16.27%,在允许范围内,而纵向振动受重力影响存在较大偏差,同时,考虑时变支承刚度求解得到的振动加速度更接近试验结果,即支承刚度的时变性不可忽略。

航空湿式离合器接合过程中摩擦副间瞬态流场特性分析

以航空湿式离合器为研究对象,通过数值仿真得出摩擦片输出转速曲线和对偶钢片轴向移动曲线,采用最小二乘法拟合出输出转速曲线公式和钢片轴向移动公式,获得接合过程中时变的摩擦片输出转速和钢片轴向移动位移。基于计算流体动力学(CFD)方法,运用Fluent仿真技术,采用动网格方法,对轴心供油冷却方式下摩擦副的不同接合时间下的瞬态流场进行仿真分析,研究该润滑方式下瞬态油液的速度分布规律和压力分布规律。研究结果表明:摩擦副半径越大处,油液流速越大,润滑油在油液离心力的作用下,高速排出,部分油液不断被搅动,再次进入摩擦副片间润滑摩擦副;在该轴心润滑方式下,随着接合时间增大,油液所受的油膜承载力越大,油压分布越均匀,接合面的油压几乎呈对称分布,润滑效果好。

重型直升机前飞和悬停状态下主减速器舱流场与通风散热分析

建立重型直升机主减速器舱模型,应用计算流体动力学(CFD)方法,模拟直升机的前飞状态,得到直升机前飞时的出口边界参考压力;对直升机前飞及悬停状态下的流场及温度场进行仿真分析,并考虑空气分配器、发电机通风管路和液压箱通风管路的影响,比较前飞和悬停状态下主减速器舱空气流动状态和散热性能;探讨不同飞行高度和飞行速度下主减速器舱的空气流量和主减速器的散热功率。研究结果表明:在前飞状态下,直升机主减速器舱及舱体外表面温度更低,经由侧气口排出的空气大大增加,而上气口则由压力出口变为进口,涌入大量空气吹向主减速器舱;在前飞状态下,主减速器舱内空气流动速度更快,每组侧气口排出的空气量大致相等,主减速器舱周围空气流速加快,有利于主减速器的散热;随飞行高度和飞行速度增加,主减速器舱出口边界参考压力逐渐减小,主减速器舱空气流量和主减速器的散热功率逐渐增大。

两级星型齿轮传动动力学系统基本构件浮动量分析

建立了星型齿轮传动动力学系统基本构件浮动位移量分析模型;计算了系统基本浮动构件浮动位移量;分析了系统主要设计参数对各构件浮动位移量的影响,对星型齿轮传动系统浮动机构的设计提供依据。分析表明,中心轮的浮动位移量不随系统输入功率的变化而变化,随系统转速的增大而增大;中心轮的浮动位移量随系统星轮个数的增加而增大,随系统构件误差值的增大而增大,各构件的误差值对中心轮的浮动位移量的影响有累加作用;中心轮的浮动位移量随其齿轮的质量及转动惯量的增大而增加。