FZG齿轮试验机方法在齿轮油上的应用研究

齿轮箱设备所用齿轮油最为关键的性能是承载性能。常规理化测试不足以全面评价齿轮油的承载性能,因此国内外研究机构结合机械设备开发了许多评价齿轮油承载性能的试验方法。研究表明:简单的台架测试方法一般与设备实际工况相关性差,在齿轮试验台上使用指定几何结构的齿轮可以更好地表征齿轮润滑剂的承载性能。文章主要阐述了润滑剂对齿轮不同失效模式的影响,以及如何用适当的测试方法量化,并准确表征润滑剂的承载性能。

泵用微连通对称双卸荷槽及其困油与流量特性

为了充分提高外啮合齿轮泵的困油性能和完善双卸荷槽的现有设置理论,提出了一种双卸荷槽微连通对称设置的创新结构,并以常规无连通对称设置的双矩形卸荷槽为例,依次给出了创新结构的实现方法,构建了困油压力和理论流量的计算模型,比较分析了常规结构和创新结构下的困油压力、排量损失以及流量脉动质量等。结果表明:啮合点位置越接近最小困油容积位置,创新结构下的卸荷面积越大,突出解决了常规结构下该处的零卸荷面积问题;通过充分缓和常规结构下的困油压力,创新结构有效地避免了困油的高压冲击与低压气穴所造成的危害;相对于常规结构,创新结构的理论排量稍有下降,流量脉动有所加剧等。研究结果可为齿轮泵的优化设计提供参考。

基于蜗杆砂轮磨削斜齿面原理性自然扭曲计算及三截面参数修形优化试验验证研究

基于蜗杆砂轮磨削斜齿轮齿面原理性自然扭曲问题,计算推导磨齿加工接触迹方程,选取齿形齿向评价范围,建立齿面扭曲模型,求得蜗杆砂轮磨削斜齿轮自然扭曲下的齿形齿向角度偏差值,优化与自然扭曲相关的齿轮微观修形参数,包括减小齿向鼓形量、调整配对齿轮鼓形量、调整配对齿轮扭曲量,经试验验证可有效降低或补偿蜗杆砂轮磨削斜齿轮自然扭曲,即可有效改善齿轮承载性能,减小齿轮啮合冲击,提升传动精度和振动噪声水平。

风电齿轮箱行星轮系齿轮修形研究

前集成式传动链已经成为风电机组的主要技术路线,主轴系对第一级行星轮系耦合影响突出。以某中速永磁风电机组传动链为研究对象,建立了轮毂、主轴系和第一级行星轮系的一体化模型。轮毂中心施加载荷,进行仿真分析,研究了主轴系变形对第一级行星轮系啮合的影响,并进一步开展了齿轮微观修形设计和试验研究。研究显示,本文轮齿的微观修形方案能显著改善第一级行星轮系偏载现象,降低主轴系变形对第一级行星轮系啮合的影响,为风电齿轮箱行星轮系的参数设计和轮齿微观修形提供了参考依据。

3Z-Ⅰ型行星轮系传动效率研究

依据摩擦功理论,在考虑时变摩擦因数情况下,分别推导渐开线齿轮和微线段齿轮传动效率的计算公式,将其应用于3Z-Ⅰ型渐开线和微线段齿轮行星减速器中,对比渐开线齿轮和微线段齿轮的传动效率,并对不同转速、不同负载条件下两种行星轮系的传动效率进行实验验证.结果表明:在相同工况下,微线段齿轮的传动效率高于渐开线齿轮的传动效率,从而验证了微线段齿轮较于渐开线齿轮在传动效率方面的优势.

基于单片机的宿舍门闩系统改造

鉴于学校宿舍门是用门闩上锁,学生出入行走不便,为此设计一款以89C52单片机为控制器、RFID-RC522为门禁感应装置、舵机为执行机构的宿舍门禁系统。通过构建系统设计方案、选择硬件模块,对各模块进行相应的程序设计,完成门闩系统的改造。设计的系统可实现录卡、消卡、陌生卡报警功能。不但可以使用校园卡,还可将卡片信息通过NFC写入手机,实现手机开门。经过测试验证,该装置实现内外简便电动开门,极大地方便学生出入。

某微型齿轮机构的随机振动摩擦学试验研究

目的 解决微型齿轮机构在随机振动环境下服役寿命短的问题,通过跑合优化微型齿轮机构摩擦副的界面性能,提升其服役耐久性。方法 对微型齿轮机构进行跑合试验,采用正交试验法研究振动时间以及OX和OZ方向的随机振动能量对跑合效果的影响。为验证不同参数组合的跑合效果,设计标准工况振动载荷谱验证实验,测试实验前后的延时时间变化,并以此作为评判跑合效果的依据,借助平衡摆销表面磨损面积评判微型齿轮机构的磨损程度,通过统计学分析得到各个因素对跑合效果的影响趋势以及最优参数。结果 各因素对跑合效果的影响主次为振动时间>OZ方向随机振动量值>OX方向随机振动量值。随着振动时间和OZ方向振动能量的增加,延时时间变化量出现极小值,摆销磨损面积的增加速度呈现变缓的趋势。通过观察发现,OZ方向的振动使表面发生磨粒磨损,有助于表界面的跑合,而OX方向的振动能量对跑合效果的影响不显著。结论 通过延时时间变化量极差分析得到最优的跑合参数组合,振动时间为450min,OX和OZ方向的随机振动等效能量分别为6.79g和15.17g。

齿面微织构面积率及形状对其摩擦性能的基础研究

为研究齿面微织构面积率和形状对齿轮副摩擦学性能的影响,采用激光打标机在经热处理后的45钢试件表面加工出不同形状和面积率的织构,利用往复式摩擦磨损试验机分析织构面积率和形状对摩擦因数的影响规律,并与Fluent仿真结果进行对比。仿真结果表明:随着织构面积率的增大,摩擦因数逐渐减小,油膜承载力和油膜刚度逐渐增大,长方形织构具有更佳的减摩性能。试验结果与仿真结果基本一致,与无织构表面相比,长方形织构面积率为17%时平均摩擦因数降低了18.06%,正方形和圆形织构面积率为4.7%时,不仅没有减摩,反而将摩擦因数分别增大了4.17%和1.39%。织构化表面可提高油膜承载力和刚度,使油膜不易破裂,减小了摩擦副之间的接触,降低了摩擦因数。获得了微织构形状和面积率对齿轮副摩擦性能的影响规律,为改善齿轮系统的寿命提供试验支持。

基于混合教学模式的齿轮范成原理实验研究

针对齿轮范成原理实验采用课堂集中讲授的传统教学模式存在课堂学时不够和教学效果不理想的问题,进行了该实验的混合教学模式设计与研究,通过线上微课视频与师生互动让学生在课前预习时建立对实验的感性认识,通过线下问题引导与知识总结使学生在课堂教学中加深对基本概念的理解。实践表明该混合教学模式不仅大大提高了课堂授课效率,使学生能按时高质量完成实验任务,而且促进了学生对目标知识点的掌握,教学效果得到明显改善。

电动汽车行星变速器振动特性分析与优化

以某电动汽车行星齿轮变速器为例开展振动特性研究,运用多体动力学方法建立变速器系统动力学模型,从内部激励的角度分析行星级齿轮副的振动状态;运用正交试验的方法确定了齿轮微观修形最佳方案;通过优化对比可知,修形后的齿轮改善了轮齿的啮合状态,明显降低了系统的声振响应,为变速器振动、噪声与声振粗糙度(NVH)优化设计提供借鉴。

双离合变速器动力系统加速工况扭振和敲击的被动控制措施研究

为研究不同预选挡机制下的双离合变速器敲击特性和控制方法,分别在整车和敲击台架上评价变速器的敲击主客观表现和随角加速度变化的敲击灵敏度;其次,根据敲击灵敏度,整车扭振响应和敲击主客观结果的相关性提出了一种定量评价变速器输入轴角加速度的无敲击扭振阈值。在相同整车上分别评价不同扭振和敲击的被动控制措施,包括离合器式扭转减振器,双质量飞轮式扭转减振器,以及离合器微滑摩和离心摆吸振器与扭转减振器的组合方案。台架试验结果表明预选挡显著改变双离合变速器的敲击特性,在某一激励幅值时产生敲击突变现象。整车试验结果表明离合器式和双质量飞轮式扭转减振器无法满足双离合变速器加速工况无敲击扭振阈值要求,在低转速段产生明显敲击;离合器微滑摩和离心摆吸振器与扭转减振器组合方案的输入轴角加速度幅值满足无敲击扭振阈值要求,消除了双离合变速器动力系统存在预选挡时的加速敲击。

拧紧力矩对齿轮轴轴肩微动磨损的影响分析

针对某动力总成齿轮轴在作业过程中出现的轴肩微动磨损现象,在综合考虑材料强度界限与疲劳极限的基础上,采用有限元分析法进行了分析和计算。分析结果表明,当拧紧力矩增大50%时,齿轮轴肩与轴承内圈接触面的径向相对变形量(位移幅值)减小了65.6%,轴向相对变形量减小了72.31%;计算结果表明,适当增大拧紧力矩可以有效推迟该齿轮轴轴肩微动磨损的时间点,从而减小磨损。

精密微塑性成形系统的研制

随着微型零件尺寸的减小,对成形设备提出了更高要求,传统的塑性成形设备难以在小行程下实现载荷和位移的精确控制。针对微成形的特点研制了精密微塑性成形系统,设计了宏动/微动相结合的驱动系统,微动部分使用压电陶瓷作为驱动器,宏动部分采用精密丝杠旋钮来实现,借助数据采集系统进行数据的实时采集和处理,使用成形工艺控制器对微成形过程进行精确控制,该系统可以对模具进行加热以实现等温成形,由温度PID控制器控制。使用该精密微塑性成形系统进行了微成形试验,所成形的微型齿轮零件质量良好。

基于LIGA技术的3K-2型微行星齿轮减速器的设计和制造

使用同步辐射光和 X射线掩模板的 L IGA技术能够制造大深宽比的三维微结构。详细讨论了基于该技术的微行星齿轮减速器的设计和制造 ,包括微行星齿轮减速器的设计、微齿轮 X射线掩模板的 CAD技术、X射线深层光刻、微齿轮的微电铸和微复制 ,以及微行星齿轮减速器的微装配。目前已经得到了金属镍的厚度为 40 0μm的太阳轮、行星轮 ,厚度为 2 0 0μm的固定内齿轮、旋转内齿轮 ,其齿数分别为 1 5、1 1、3 6、3 9。用这些微齿轮装配成了一台模数为 0 .0 3 mm、减速比为 44.2、最大外径为 2 mm的微行星齿轮减速器 ,并将其成功地应用在直径为 2 mm的电磁型微马达上。

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法——微注射成型。比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数。为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据。通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS>PP>PC。

微挤压成形系统的设计与实现

针对微挤压成形工艺要求,设计开发了一种微挤压成形系统,该系统装置采用压电陶瓷为驱动器,以实现成形速度的精确控制;利用压簧-楔块机构实现自动进给,减少了人工操作步骤;通过计算机控制系统与传感器,实现对微挤压成形过程的实时控制及数据采集。在室温条件下,使用该成形系统对铅丝坯料进行微挤压实验研究,结果表明,成形装置受力形变对挤压结果产生的影响可以通过适当的预紧力得到改善,从而成形出轮廓清晰的微型齿轮,验证了该研究方案的可行性,为后续的微型金属零件成形研究提供技术依据。

关于微型齿轮尺度界定的讨论

微型齿轮并非传统宏观齿轮的简单几何缩小,当齿轮微小化后将面临微尺度效应的难题。提出微尺度应该与微尺度效应相对应,对微型齿轮的尺度进行界定,并按尺度对微型齿轮进行分类的观点。以前人的试验和研究的结论为依据,探索将微尺度划分为微小尺度、微细尺度、微纳尺度、超微纳尺度。对渐开线标准直齿圆柱微型齿轮进行尺度界定,按尺度将微型齿轮分为微小齿轮、微细齿轮、微纳齿轮、超微纳齿轮,指出各类微型齿轮在研究设计时应主要考虑微尺度效应。

基于硅模具的Zr基非晶合金微成形工艺研究

研究了利用硅模具进行微成形的热压工艺,针对超塑性成形Zr65Cu17.5Al10Ni7.5非晶合金微零件过程进行分析,提出精确去除非晶合金飞边的方法,并采用质量分数为40%的KOH溶液(温度为80℃)腐蚀去除硅模具得到微型零件。利用该工艺成功制备出尺寸精度很高、模数为0.1mm、齿数为20、厚度为300μm的非晶态微型直齿圆柱齿轮。该工艺用于制备高性能非晶合金微型零件优势明显,尤其对于芯部是复杂结构的微型零件更具成形优势。

基于飞秒激光双光子的微齿轮加工技术研究

针对传统加工方法很难实现微机电系统(Micro electromechanical systems,MEMS)零部件高质量加工的问题,在微细加工技术研究基础上,提出采用飞秒激光双光子聚合加工技术加工标准渐开线微齿轮的方法。采用钛蓝宝石激光器自行搭建的飞秒激光双光子加工系统,能够输出波长为800 nm的飞秒激光用于双光子聚合加工,利用AutoCAD软件设计标准渐开线微齿轮,通过理论和试验两种方法研究激光功率与单个固化点尺寸之间的关系,进而研究扫描步距与加工精度和表面粗糙度之间的关系,结果表明,激光功率越小,加工分辨率越高;扫描步距越小,加工变形越大,但表面质量提高。采用优化后的加工工艺参数加工出高质量的标准渐开线微齿轮,其表面粗糙度Ra27.66 nm。因此,飞秒激光双光子加工技术能够为微齿轮或其他MEMS零部件的加工提供一条有效途径。

微3K-2型行星齿轮减速器中微齿轮啮合模型和参数计算

提出了微3K-2型行星齿轮减速器设计中,模数小于0.08的微齿轮传动啮合模型和参数计算公式.并对模数分别为0.08、0.06、0.04、0.03,太阳轮、行星轮、固定内齿轮、旋转内齿轮齿数分别为15、11、36、39的微齿轮进行了参数计算和比较.根据计算结果完成了模数0.06的微3K-2型行星齿轮减速器的研制.该减速器与电磁型微电动机相配,可降低微电动机的转速、减小微电动机的惯量。