考虑点蚀情况的双渐开线齿轮动态特性研究

齿轮是机械传动系统的核心部件,点蚀与磨损是其主要失效的形式。为解决齿轮发生点蚀失效时双渐开线齿轮的时变啮合刚度与动态特性不明这一问题,采用接触线百分比法求解了发生点蚀时双渐开线齿轮的啮合刚度,并利用有限元法验证了算法的正确性。首先,对不同点蚀情况进行了分类,分析了不同点蚀数量对双渐开线齿轮接触线长度的影响;然后,基于接触线百分比法,利用轮齿载荷与轮齿变形的比值关系求解了不同点蚀情况下齿轮的啮合刚度,采用有限元法验证了算法的正确性,并对比分析了点蚀对双渐开线与普通渐开线齿轮啮合刚度的影响;最后,建立了两种齿轮的柔性多体动力学模型,基于冲激函数法分析了两种齿轮在不同点蚀情况下的动力学特性。研究结果表明:相同工况条件下,随着点蚀程度的加深,两种类型齿轮啮合刚度均不断减小,动态啮合力及振动角加速度幅值增加,其中双渐开线齿轮啮合力最大值为1.24×10^(5)N,角加速度最大值为2.66×10^(6)°/s^(2);相比于普通渐开线齿轮,双渐开线齿轮在点蚀影响下的啮合刚度变化更稳定,加速度幅值波动更平缓,具有更好的抵抗冲击能力和动力传递稳定性。

基于有限长线接触理论的齿轨列车齿轮齿条接触分析及齿形优化设计

为了探究齿轨列车曲线行驶时驱动齿轮与齿条轨道啮合中心距误差和轴线不平行度误差对接触应力分布的影响,基于有限长线接触理论,建立了综合考虑两种误差的齿轮齿条接触应力分析模型;通过与误差条件下的齿轮齿条接触有限元仿真进行对比,证明建立的模型具有良好的计算精度。基于该模型,研究了不同误差水平和综合两类误差作用下的接触应力响应,揭示了两类误差对接触应力分布的影响机理,并据此提出应对措施。研究结果表明,提出的接触应力分析模型能准确反映啮合中心距误差和轴线不平行度误差综合作用下齿轮齿条的接触情况;接触应力水平随啮合中心距误差的增大而增大,接触应力轴向不均匀程度随轴线不平行度误差的增大而增大;啮合中心距误差会加剧轴线不平行度误差引起的轴向接触应力不均匀性,轴线不平行度误差对啮合中心距误差的作用效果有轻微的抑制作用;啮合中心距误差的内在作用机理是减小了相同载荷水平处的承载面积,轴线不平行误差的内在作用机理是曲线内侧的齿轮齿条率先接触,产生了更大的变形;齿轮挖根可消除轴线不平行误差的影响,齿轮螺旋线修形可降低轴线不平行误差的影响。

齿轮接触线长度和重合度系数

改进了斜齿轮接触线长度的计算公式,并总结了接触线长度随εα、εβ的变化规律及啮合过程的动态统计规律。认为接触强度重合度系数公式及斜齿轮有限元计算均应以动态统计平均接触线长度为依据。同时对ISO6336及AGMA2001 B88中接触强度重合度系数公式提出了商榷,并提出了新的公式。

考虑粗糙峰弹塑性变形和润滑油性质的有限长线接触副混合润滑模型

基于载荷分享机制和考虑粗糙表面接触变形的统计学模型,建立了耦合粗糙峰接触弹塑性变形与边界膜摩擦化学效应的有限长线接触热弹流混合润滑模型,通过与无限长线接触混合润滑模型的分析结果、有限长线接触光弹流润滑实验以及双圆盘实验结果的对比,验证了所建模型的可靠性,并探讨了表面粗糙度和润滑油性质对接触副润滑性能的影响.结果表明,降低表面粗糙度可以改善润滑状态,从而提高有限长线接触副的极限承载力.

偏心误差影响下的斜齿轮摩擦激励计算方法

为了研究含偏心误差的斜齿轮副摩擦激励计算方法,建立单级含偏心误差斜齿轮副几何模型,推导斜齿轮副的动态啮合角、瞬态节圆半径以及瞬态传动比的计算公式.将单对齿接触线的长度变化过程以分段函数的形式表示,进而叠加求得参与啮合的各齿对接触线总长度,将各条接触线以节线为界分为2段,计算齿轮副齿面摩擦力及摩擦力矩,与未考虑偏心误差时斜齿轮副接触线长度、摩擦力及摩擦力矩进行对比分析.结果表明:当考虑偏心误差后,接触线长度、摩擦力及摩擦力矩都变得更加复杂,频域曲线在啮合频率处出现峰值,在输入及输出轴转频处出现峰值,在啮合频率两侧出现许多转频的边频,影响了传动系统的稳定性.

渐开线斜齿圆柱齿轮传动重合度系数修正

基于对渐开线斜齿圆柱齿轮传动接触线长度的精确计算，提出对现行标准中斜齿轮传动强度计算的重合度系数进行修正，可提高齿轮传动设计计算的精确性．

基于液滴轮廓割线的纤维接触角测量方法模拟研究

纤维的润湿性能是制约其在材料领域应用的一个重要因素,开展纤维润湿性能的研究是材料研究领域的一个重要工作。针对纤维润湿性能表征中使用的割线法进行数值模拟分析,考察割线法的可实施性及其测试精度的提升方案。经过分析发现,采用割线对切线进行近似处理时需要保证割线的相对长度(a/z_(max))在0.05到0.07的范围,此时通过优选测量液滴的大小可以将测量误差控制在±2.5°以内。为了方便研究结果的应用,还提出了一种基于液滴轮廓割线的纤维接触角测量方案。研究结果可用于指导一般工程技术人员在没有专门的仪器及软件的情况下开展纤维润湿性能的研究。

行星轮安装孔周向位置误差对行星轮系振动特性的影响研究

行星轮安装孔周向位置误差是行星轮系制造加工过程中的一种常见误差,该误差会导致行星轮系轮齿间的啮合线长度和啮合相位发生变化,使行星轮系出现异常振动、噪声和载荷分布不均等问题,加速行星轮系轮齿的失效。针对行星轮安装孔周向位置误差激励机理不明问题,提出一种包含行星轮安装孔周向位置误差的行星轮系动力学建模方法。利用该方法推导行星轮安装孔周向位置误差与行星轮系轮齿啮合线位置、压力角和位置角之间的映射关系,及其对轮齿接触线长度和啮合相位影响特性,获得行星轮安装孔周向位置误差影响下的行星轮系动态响应。仿真结果表明:行星轮安装孔周向位置误差直接导致行星轮系齿轮刚度相位和幅值发生变化,行星轮系均载特性变差,动态传递误差和振动位移变大,且振动位移出现明显的调制线性。通过行星轮安装孔周向位置误差模拟实验验证了所提理论方法和计算结果的正确性。

矩阵算子法构建切削滑移线场的分析

刀具与切屑接触的摩擦因数呈不均匀分布增加了正交切削分析的难度,缺少一个完善的解析模型。针对于此,本文采用矩阵算子法构建了一种考虑在刀-屑接触面上变摩擦因数的滑移线场。通过Oxley的剪切切削理论找出工件表面材料塑性剪切变形的位置,为滑移线场的添加几何约束条件,从而求解滑移线参数。根据滑移线场,导出刀-屑接触长度,推算出切削力的解析式。模型计算结果与GH4169切削有限元仿真结果对比发现:刀-屑接触长度误差在9.8%内,两者的切削力在变化趋势上一致且数值上相近,验证了滑移线场的准确性。上述研究成果为变摩擦因数的正交切削分析刀-屑接触长度和切削力提供了理论方法。

一种双螺杆真空泵转子的接触线及动平衡特性研究

对一种双螺杆真空泵普遍使用的,由长幅外摆线和渐开线组成的端面型线转子进行了研究,推导出转子接触线方程的一般求法,同时给出利用MATLAB表现空间接触线的新式方法;分析各段接触线的组成,给出了所生成接触线的形状、长度的计算以及一个齿间容积内不同转角位置时接触线的长度变化规律。其次,根据简化转子力学模型研究了转子的动平衡特性,提出了两种动平衡设计方案。文章为其它双螺杆泵转子的接触线和动平衡特性研究提供了理论依据及参考方法。

变位渐开线斜齿圆柱齿轮接触线长度参数化计算

为了进一步提高斜齿轮传动的平稳性以及减振降噪,针对变位渐开线斜齿轮接触线长度提出了一种参数化计算方法。首先,通过对变位渐开线斜齿圆柱齿轮重合度的精确计算,推导接触线长度计算公式;其次,分析接触线总长度的变化规律及啮合过程的动态统计规律,得到了动态统计规律下的接触线平均长度变化曲线图,并对接触线长度变化与重合度的组合进行了优化分析;最后,给出变位齿轮接触线长度的参数化计算实例。研究成果可用于指导斜齿轮传动设计。

过载断齿故障下船用斜齿轮副啮合刚度计算

柴燃并车齿轮系统常在重载、高速、冲击等复杂使役条件下运行,轮齿折断故障将严重影响舰船齿轮副啮合性能。目前多以给定断齿角度与断齿量,研究断齿故障下齿轮副啮合刚度特征,与实际断齿形式下啮合刚度存在较大偏差。为提出任意断齿角度下齿轮副啮合刚度计算方法,将断齿分为平行与不平行于接触线两种折断形式,分别推导任意断齿角度下齿轮副接触线长度计算公式,基于ISO刚度计算准则对任意断齿角度下斜齿轮副啮合刚度进行求解。研究表明:断齿平行于接触线方向时,随着断齿长度增加,啮合刚度受影响时间与强度均增加,越过断齿区域后刚度将瞬间恢复正常,断齿不平行于接触线方向时,在断齿区域内,单齿啮合刚度为零,综合啮合刚度将降低,从断齿区域进入非断齿区域过程中,齿轮单齿刚度和综合刚度将逐渐恢复正常。

有限长线接触弹流表面弹性变形新算法

考虑相邻压力样本点之间密切的内在联系，从提高压力样本点的利用率出发，本文提出了用圆的切线来拟合接触条件下的压力分布，较好地解决了赫兹接触理论中的边界效应问题，获得了高的压力拟合精度和表面弹性变形计算精度，为有限长弹流润滑问题的高精度计算奠定了基础．

屈曲约束支撑线接触长度的简化计算

针对屈曲约束支撑,提出了核心单元与约束单元由点接触过渡到线接触时,线接触长度的简化计算方法.针对所采用的力学模型,利用轴心受压杆件的四阶微分方程,忽略不稳定的偶数阶反对称屈曲模态,并引入线接触终止点处杆件曲率为零的简化假定,推导了核心单元与约束单元发生线接触时的荷载变化范围以及挠度计算公式,重点讨论线接触段最大长度的简化计算.理论分析表明:线接触长度与核心单元和约束单元的间隙无关,仅与核心单元两端的约束情况有关;当核心单元两端采用铰接时,线接触段的最大长度为L/2(L为核心单元的长度),随着轴向荷载P的增大,将发生线接触段的再次屈曲;当两端采用固定连接时,线接触段的最大长度为L/3,随着轴向荷载P的增大,也将发生再次屈曲.该公式不仅物理意义明确,而且具有简单的表达形式,适合进行接触长度的快速求解.

钎焊金刚石砂轮端面磨削钢轨中磨粒的单位磨削力研究

假设钎焊金刚石砂轮磨粒形状为八面体且磨粒分布均匀,用磨粒运动学轨迹模型及有限元积分法推导端面磨削时磨粒与工件的接触线长度,用平均体积法求得未变形磨屑平均厚度,进而推出端面磨削时切向磨削力与单位磨削力的关系式,并通过钢轨端面磨削实验建立单位磨削力数学模型并进行验证。验证结果表明:单位磨削力数学预测模型有效,可为后续端面磨削时磨削力和磨削温度等的计算提供理论支撑。

人字齿不同对齿形式啮合刚度分析

啮合刚度是齿轮传动装置动力学建模分析中的重要参数之一,对齿轮啮合刚度研究分析具有重要工程意义。针对人字齿不同对齿结构形式会对齿轮啮合刚度的时变特性产生影响,以某减速机人字齿为例,对其不同对齿形式啮合刚度变化特性进行分析。首先,给出了算例参数,并提出了对齿结构形式。其次,论述了齿轮啮合刚度的求解方法,得出接触线长度与啮合刚度的相关性。最后,基于解析法对该文算例齿轮不同对齿形式下轮齿啮合的接触线长度变化规律进行了计算分析。分析结果表明:文中算例中,与齿顶对齿结构形式相比,齿顶-齿槽差齿对齿结构形式轮齿总接触线长度峰峰值减小了74.6%,标准差值减小了80.3%,相应啮合刚度时变幅值减小,可以作为产品设计优化的一种结构应用形式。

地铁直流供电接触轨残压检测及机理研究

针对城市轨道交通直流牵引供电系统的接触轨停电后停电作业区域产生的接触轨残压,导致现场停电检修无法正常开展,以及送电时因残压值较高线路测试通不过,无法恢复接触轨送电的现象,对接触轨残压进行实地测试,通过录波、数据分析,提出并验证了接触轨线间电容和线路长度对接触轨残压和线路测试的影响,为地铁运营公司和设计院改进PSCADA系统遥调合闸时序和提高直流开关综合保护装置线路测试中的接触轨残压值提供了依据。

TN系统间接接触防护灵敏度校验及配电电缆长度的解析

结合某雨水泵站中潜污泵配电实例,探讨并计算了TN系统中采用断路器作为配电线路的过负荷保护、短路保护及间接接触防护电器时有关灵敏度校验问题,并计算了用断路器作间接接触防护时常用电动机配电电缆的最大允许长度。

高速铁路滚子轴承中凸度滚子接触参数分析与轴承稳健设计模型

在高速和重载铁路滚子轴承设计中普遍采用凸度滚子,轴承的接触压力分析需要经过比较繁杂的计算过程,给分析设计带来不便。针对铁路滚子轴承中有限长线接触的理论和数值分析问题,介绍了一种有限条数值模型分析方法,它可以使有限长线接触计算得到相对简化。对具有凸度滚子的有限长线接触区上的接触压力和区域形状分析问题,建立了接触问题工程计算方法,提出了高速和重载铁路滚子轴承优化稳健设计,为轴承设计应用和提高轴承可靠性使用性能提供了方法。

基于斜齿轮的重合度和单位接触线载荷研究

本文针对渐开线齿廓斜齿轮啮合过程中的啮合线长度进行分析与计算,得出斜齿轮的啮合线长度的计算公式,给出了斜齿轮的重合度计算公式;通过对斜齿轮啮合实际过程的分析,分析得到斜齿轮接触线长度与重合度之间的关系,推出了接触线长度的计算;最后在基于实际啮合情况下,展开了对斜齿轮单位接触线载荷的研究。