高速薄辐板齿轮传动节径型振动位移与动应变时空变换方法

高速薄辐板齿轮传动功率密度高,在航空动力传动系统中应用广泛,但节径型共振模态密集、振动能量高,是高速薄辐板齿轮传动疲劳损坏的主要形式之一。节径型振动位移与试验动应变呈非正相关关系,振动响应与动应力之间缺少直接量化的纽带,为此,提出一种高速薄辐板齿轮节径型振动位移与动应变时空变换方法。综合考虑节径型振动下试验动应变与振动位移行波之间的空间向量关系,建立试验动应变与振动位移变换函数,并给出偏微分方程的时空离散解与动应变-振动位移变换方法;根据试验动应变时/频信号以及不同节径数下齿轮行波模态特性,获取振动位移时空离散解。理论与试验结果表明,某试验齿轮在3节径下出现明显行波共振,理论仿真的振动频率、转速与试验结果基本一致,验证了所提理论和方法的正确性与可行性。

航空齿轮薄辐板车削加工变形预测及切削参数优化研究

为了满足直升机传动系统轻量化的需求,作为直升机关键零部件的传动齿轮具有薄壁的显著特征,在切削加工中容易出现变形严重和尺寸精度难以保证的问题。本文以高强度中合金渗碳钢齿轮薄辐板为研究对象,基于ABAQUS有限元分析软件,开展了切削加工仿真研究,通过建立三维动态切削仿真模型,分析了加工过程中工件所受的切削力与切削参数之间的关系;并运用静态仿真分析了切削力和夹紧力叠加对薄辐板加工变形的影响,对仿真结果进行了极差分析。最后,通过开展试验对仿真结果进行了验证。结果表明:齿轮薄辐板加工变形量静力学分析显示齿轮辐板轴向变形量最大,径向变形在轮毂处最大;极差分析发现,切削速度为150 m/min、进给量为0.06 mm/r、切削深度为1.8 mm为最优切削参数,最大变形量的预测误差小于10%。

AISI9310钢薄辐板齿轮热处理变形与残余应力数值模拟及验证

齿轮热处理时伴随着剧烈的温度变化和复杂的组织演变,此过程中通常会产生变形和应力。基于温度场-渗碳场-组织场-应力应变场耦合模型,采用有限元方法对AISI9310钢薄辐板齿轮的热处理过程进行数值模拟,研究了淬火时轮齿组织与应力演变规律及冷处理和回火过程对轮齿组织含量和应力大小的影响,得到了齿轮热处理后的最终的残余应力和变形。为验证模拟计算结果准确性,采用三坐标测量机和X射线残余应力衍射仪对热处理后齿轮尺寸和残余应力进行了测量。结果表明:淬火时轮齿表面马氏体相变时间远远滞后于心部,淬火结束后表面呈现压应力,心部为拉应力;冷处理时渗碳表面的残留奥氏体发生了马氏体转变,表面压应力增大,而回火则使应力有所减小,最终应力模拟计算结果与实测值相对误差最大为11.9%;论文中的数值模拟方法具有较好的精度,可以应用于金属齿轮的热处理工艺仿真计算,具有较大的参考价值。