复合材料齿轮弯曲强度仿真与试验研究

三维编织复合材料的性能与编织参数密切相关,为了研究碳纤维编织复合材料齿轮的弯曲性能及其与编织参数的关系,提出复合材料及齿轮弯曲性能预测模型。基于代表性体积单胞法和均质化思想建立复合材料的细观、宏观双尺度模型,采用体积平均法、借助有限元手段预测复合材料及齿轮的弯曲性能。并且,采用四步法编织及模压成型方法制备两对碳纤维编织复合材料齿轮,通过试验获得特定编织参数下复合材料及齿轮的弯曲性能。预测结果与试验结果吻合良好,验证了预测模型的准确性。最后,进行了多组编织参数下复合材料及齿轮弯曲性能的预测,得到了编织角和纤维体积分数对复合材料及齿轮弯曲性能的影响规律,并给出了使复合材料齿轮弯曲性能最佳的编织参数。

高分子复合材料齿轮磨损模型及磨损测试研究

基于Archard磨损模型,建立高分子复合材料齿轮磨损量模型;分析黏弹性体高分子复合材料齿轮的啮合特性,探讨高分子复合材料齿轮磨损量测量原理。设计了一种高分子复合材料齿轮磨损量测量系统,该系统的测试原理是,通过单铰链支撑的悬臂梁和枢轴箱对齿轮动态加载,使齿轮轮齿表面发生磨损从而导致枢轴箱发生旋转,通过位移传感器测量枢轴箱的偏转角,然后由建立的偏转角与齿轮磨损量之间的关系模型计算得到磨损量。在设计的测试系统上对尼龙66齿轮进行疲劳磨损实验,实验结果和理论模型计算结果基本吻合,既验证了理论模型的正确性,也为高分子复合材料齿轮磨损测试提供了一种新方法。

电动汽车变速器用复合材料齿轮设计与研究

为了降低汽车变速器的重量、噪声和振动,对复合材料齿轮进行了研究,提出了一种新型的钢与芳纶/苯酚复合变速器齿轮,并给出了其优化设计。该方法将聚合复合材料沿齿轮的径向放置在钢齿和中心轮毂区域之间,以便降低从齿到轮毂的振动传递以及齿轮系的重量。为了最小化复合齿轮的重量,通过考虑钢和复合材料的疲劳强度,计算出了齿轮径向复合区的最佳尺寸。采用有限元方法和边界元法,对纯钢齿轮和复合齿轮进行了振动、噪声和优化分析。研究结果表明,相比于纯钢齿轮,优化和未优化复合齿轮的平均声压级分别降低了7.2%(53.2 dB)和4.6%(54.7 dB),平均加速度分别降低了15.3%(62.7 dB)和12.0%(65.2 dB),验证了聚合复合材料区域和优化设计的有效性。

复合材料齿轮的接触和弯曲应力分析

为了研究复合材料齿轮啮合过程的力学特性,提出了一种三维五向编织复合材料齿轮参数化设计方法,在考虑编织角、纤维束截面形状的基础上,采用有限元方法分析了复合材料单胞在细观尺度下的力学特性,并与试验测试结果进行了对比验证;在此基础上,基于均质化思想建立了复合材料与齿轮力学性能间的联系,进而构建了复合材料齿轮啮合有限元模型,并进行啮合过程仿真分析,获得了齿面接触应力、齿根弯曲应力、接触与弯曲疲劳危险点,以及加载条件与接触应力、弯曲应力的匹配关系,分析结果符合赫兹接触规律,为碳纤维三维编织复合材料及齿轮性能分析提供了理论支撑。

复合材料齿轮传动三维稳态温度场的模拟分析

利用Solidworks软件建立普通渐开线齿轮单齿及复合齿轮单齿的三维实体模型,利用ANSYS热分析模块对模型进行稳态温度场的分析。分析表明,复合材料的存在不影响齿面本体温度的分布规律。针对不同的工况参数,分析其对复合层内外表面温度值的影响规律,为复合齿轮传动中复合材料的选择、合适工况的确定提供理论依据。

复合材料齿轮加工工艺

针对高强度耐磨聚醚醚酮复合材料齿轮出现的端面掉块、齿面划道问题,从材料特性、工艺方法等方面进行分析,提出压套方法及工装、磨削砂轮及参数的改进措施并进行加工验证,解决了复合材料齿轮的加工缺陷问题,保证了零件质量。

基于ANSYS的复合材料齿轮的有限元分析

为了提高复合材料齿轮的承载能力,需对其进行设计和分析.通过Pro/E软件实现对直齿圆柱轮的参数化建模,并将三维模型导入到有限元软件ANSYS中,然后采用模压成型工艺,制备短切玻璃纤维增强的酚醛环氧复合材料板,以其力学性能作为设计参数,通过有限元软件对复合材料齿轮在一定载荷条件下的应力分布状态进行了分析.研究结果表明,键槽与啮合轮齿的相对位置会影响复合材料齿轮的应力分布状况,齿顶和齿根最大压缩应力与输入载荷呈线性关系,而齿根最大拉伸应力与输入载荷关系曲线中出现一段平台区.通过对BMC复合材料齿轮的静力学分析,为复合材料齿轮的改进设计提供一种实用的方法.

水润滑复合材料齿轮非稳态热弹流润滑分析

在水润滑条件下,对改性聚醚醚酮复合材料齿轮副啮合时的非稳态热弹流润滑机理进行了数值模拟研究,并将计算结果与等温时变解的啮合点压力、膜厚等进行了对比。结果表明,水润滑条件下,复合材料齿轮的啮合点处存在弹流润滑;在考虑温度场的情况下,水膜压力受温度的影响不大,而轮齿啮入点一侧的膜厚要比等温解的膜厚小,而在啮出点一侧则正好相反。

Timing Belts Dynamics Model Approach

Design of composites and usage of new polymer materials allows for improvement of constructional properties of belts. Different applications： transmission, conveying or controlling have different meshing in gear. The work presents meshing model between timing belt and pulley and constructional features of transmission timing belts depending on materials used for their production. While designing timing belt, much attention should be paid to selection of materials, which has significant influence on mechanical properties of belts. This paper attempts to identify the model material and the nature of cooperation of timing belt-pulley; this is basic knowledge for the development of timing belt gear.