单螺杆压缩机星轮齿内到齿侧间隙的精准供液技术研究

单螺杆压缩机具有良好的力学性能,单机容量大、结构简单、易损件少,在无油空气压缩、低温热泵、水蒸气压缩等诸多领域具有良好的应用前景。星轮齿和螺杆齿槽组成的啮合副是单螺杆压缩机的核心部件,其必须具有良好的润滑,否则易因高速滑动遭到磨损。单螺杆压缩机通常会使用喷液润滑,然而在一些特殊领域内,喷入润滑液体(如水)可能会造成排气参数降低。为减少单螺杆压缩机的喷液量同时确保可靠润滑,提出了一种星轮-螺杆啮合副精准喷液润滑构造及其设计方法,并利用FLUENT模拟了构造内部润滑水的流动和传热过程,验证了构造及设计方法的合理性,为单螺杆压缩机向高转速、水蒸气压缩机领域的发展提供了一种技术方案。

基于改进分形方法的齿面磨损故障直齿轮啮合特性分析

考虑实际的轮齿表面微观形貌,建立了轮齿间相互作用的三维分形接触模型。结合轮齿承载接触分析方法,考虑轮齿间摩擦力的影响,建立了直齿轮副的时变啮合刚度模型,并通过有限元方法进行了验证。结合Archard磨损模型,考虑齿面粗糙度和摩擦力的影响,分析了齿面磨损故障状态下直齿轮副的啮合特性和磨损深度,同时分析了摩擦力和分形参数对时变啮合刚度和磨损深度的影响。摩擦力导致节线处的时变啮合刚度发生突变。当直齿轮副处于双齿啮合时,摩擦因数的增加和分形维数的降低导致磨损深度的增加和时变啮合刚度的降低。时变啮合刚度随分形维数的变化呈线性变化。分形维数对时变啮合刚度和磨损深度的影响随着磨损周期的增加更为明显,超过了摩擦因数对其的影响。

精密梯形丝杠副传动技术研究

梯形丝杠副的径向配作间隙影响其配合性质,其中,梯形丝杠副用来存储润滑油和提供热膨胀余量的侧隙,直接影响了梯形丝杠副传动的连续平稳性。针对径向配作间隙,提出了基于齿厚数显卡尺控制内、外梯形螺纹中径处法向齿厚值,间接实现控制内、外梯形螺纹中径值,并开发了Visual Basic径向间隙控制程序,实现梯形丝杠副的最佳径向间隙要求。研究了梯形丝杠副径向配作间隙和梯形螺纹牙型半角对传动啮合的影响,总结出牙型半角对梯形丝杠和配作螺母的磨损规律。通过试验进行验证,该磨损规律可实现梯形丝杠副最佳的牙型半角啮合,有效解决了梯形丝杠副磨损严重、自锁性差等问题,提高了梯形丝杠副传动的平稳性。

考虑裂纹故障的时变啮合刚度计算研究与分析

以传动系统中存在裂纹故障的直齿轮为研究对象,综合考虑轮齿接触、弯曲、剪切、径向压缩和弹性变形等因素,提出了一种修正裂纹直齿轮副时变啮合刚度的算法。通过简化齿轮为悬臂梁的方式,分析裂纹的长度、深度、角度等参数对直齿圆柱齿轮啮合刚度的影响,采用MATLAB编程实现了时变啮合刚度的修正计算。研究结果为直齿圆柱齿轮副裂纹失效机理提供了理论基础。

基于弹流摩擦副刚度的直齿轮修形研究

首次在直齿轮修形时考虑了弹流润滑的影响,提出用齿轮弹流摩擦副啮合刚度取代传统齿轮啮合刚度计算最大修形量进行齿轮修形的新方法。基于弹流润滑理论,将弹流油膜简化为线性化的弹簧阻尼,建立了线接触摩擦副的摩擦学―动力学耦合模型,运用数值方法求得齿面弹流摩擦副刚度;采用ISO齿轮啮合刚度定义分别计算出齿轮的啮合刚度和齿轮弹流摩擦副啮合刚度,并基于两种不同的齿轮啮合刚度计算最大修形量,进行齿轮修形;通过Creo分别建立了标准齿轮、ISO方法修形齿轮、基于弹流摩擦副啮合刚度修形的齿轮啮合模型,运用Adams和Romax对3种齿轮副的动态啮合力、角加速度和传动误差进行了仿真和比较,并将基于弹流摩擦副啮合刚度计算的最大修形量和一些工程实际修形齿轮的修形量进行了对比。结果表明,计入弹流润滑影响后,齿轮刚度明显降低,导致齿轮最大修形量增大,且基于弹流摩擦副刚度的修形效果优于ISO方法的修形效果,齿轮动力学性能和传动性能改善明显,并且修形量的理论计算值也更贴近于工程齿轮的实际修形量。

齿面摩擦和几何偏心对含变位直齿轮啮合刚度的影响研究

以含变位的渐开线直齿轮副为研究对象,基于能量法建立了包含非线性赫兹接触刚度、真实的齿廓型线和基体刚度耦合效应的齿轮啮合刚度计算模型。考虑齿轮变位的影响,修正了啮合刚度计算中齿廓型线、基圆半角和齿根圆半角的计算公式;修正了考虑齿面摩擦时的基体耦合刚度模型;推导了考虑几何偏心的齿轮啮合点压力角模型。研究了变位、齿面摩擦和几何偏心对啮合刚度的影响规律。结果表明,变位齿轮副的中心距、啮合刚度幅值、重合度都有着较大变化;由于变位,一对相互啮合的齿轮齿面摩擦力方向改变的时刻不再是发生在单齿啮合区间,进而影响齿轮啮合刚度特征;几何偏心会使啮合刚度峰-峰值增大,同时啮合刚度频域中出现以转频为间隔的边频,当主从动轮都存在偏心时会出现以转频之差为间隔的边频;综合考虑三种因素作用,可显著影响齿轮啮合刚度特性。研究结果为进一步研究变位齿轮动力学提供了参考。

基于神经网络的三角网格简化算法

针对三角网格简化问题,提出了一种利用神经网络直接优化简化网格与输入网格之间的Hausdorff距离来得到合并顶点的最优位置的算法。该算法在神经网络中使用了一个注意力模块来有效地提取网格的几何特征,同时采取了一种全局策略用于减少Hausdorff距离优化过程中不必要的计算。该策略可以得到当前待合并顶点的1-邻域三角面片与输入网格的三角面片间的对应关系,进而允许将简化网格与输入网格之间的Hausdorff距离替换为另外2个小规模三角网格之间的Hausdorff距离。所提算法可以处理任意三角网格并且能够很好地保持输入网格的几何特征。实验结果证明了所提算法的有效性和优越性。

考虑齿对耦合的直齿锥齿轮啮合刚度计算方法

为了解决直齿锥齿轮时变啮合刚度计算效率和准确性问题,提出了一种考虑齿对耦合效应的直齿锥齿轮啮合刚度切片计算方法。基于切片离散方法,将锥齿轮轮齿和轮体分别沿齿宽方向和轴线方向离散为若干宽度相等的薄片,并基于背锥等效原理将薄片展开,当薄片宽度足够小时,锥齿轮可近似为一系列直齿圆柱齿轮,可通过能量法计算各薄片啮合刚度;为考虑多齿啮合时齿对间耦合效应,在双齿啮合刚度计算中引入轮体刚度修正系数,减少了双齿啮合刚度计算误差;建立误差状态下锥齿轮啮合刚度模型,计算了理想和装配误差条件下直齿锥齿轮啮合刚度、各薄片中心点角位移与齿面载荷分布;最后,通过与有限元计算结果对比,验证了本文方法的准确性和高效性。

含间隙渐开线花键副动力学建模与实验研究

渐开线花键在特种车辆传动系统中应用广泛,现阶段研究通常忽略间隙影响将花键副视为刚性连接,对于传动系统等动态特性要求较高的环境,花键副界面接触状态直接影响传动系统的特性。考虑花键副的配合间隙采用悬臂梁模型计算花键单齿啮合刚度,建立了渐开线花键副弯-扭耦合模型,通过龙格库塔法求解并搭建花键副动力学实验台,验证了解析模型的正确性,分析了加速度频谱特性。研究结果发现:在不同的转频下,理论与实验结果一致,证明了模型的有效性;随着配合间隙的增大,花键副各齿受力减小,且同一间隙量下各齿受力不均匀。提出的动力学模型分析方法可为间隙配合渐开线花键副界面接触特性研究提供基础。

基于改进石川法的直齿轮时变啮合刚度计算分析

齿轮时变啮合刚度作为齿轮传动系统动态性能的关键参数,对动力学模型构建和故障诊断具有至关重要的作用。然而,传统石川公式法在计算时变啮合刚度时存在一定的偏差。为提高计算精度和效率,采用改进石川法对直齿轮时变啮合刚度进行计算分析。通过将轮体部分简化为曲边梯形,引入齿轮轮体部分变形量,利用MATLAB编程实现时变啮合刚度的计算,并将其与传统石川公式和有限元法进行对比。研究结果表明:在不同输入扭矩条件下,改进石川法相较于传统石川公式能更接近有限元法的计算结果,且在扭矩增大时,能保证较高的计算精度。同时,改进石川法在计算耗时上相较于有限元法具有明显优势。

车组绳输送机防滑设计方法与仿真优化

车组绳输送机在长距运输中较带式输送机有一定优势,但其驱动系统的防滑问题并未受到重视。结合驱动轮结构与传动方式设计了一种防滑啮合副。基于运动学与高阶接触啮合理论,设计满足不干涉与强度条件的2阶接触防滑啮合副承载曲线,并设计了整体结构;对2阶接触防滑啮合副与线接触防滑啮合副建模与仿真,并对2阶接触防滑啮合副打滑工况进行了单因素试验。结果表明,2阶接触防滑啮合副较线接触防滑啮合副应力更为均匀;防滑啮合副部件防滑凸块曲率半径与高度应取较小值,宽度可取较大值。

压裂泵组合式人字齿结构轮齿修形研究

组合式人字齿轮的变形及误差会降低齿轮传动啮合性能,针对这一问题,以某型号压裂泵动力传动系统组合式人字齿轮副为例,对组合式人字齿的传动啮合特性进行了理论强度计算、误差分析、仿真修形及实验研究。首先,分析了该齿轮副的结构形式,计算了该传动系统人字齿轮副的接触及弯曲疲劳强度,并分析了影响齿轮接触及弯曲疲劳强度的因素;然后,对该齿轮结构的误差形式及补偿措施进行了分析讨论,并对齿轮轴的变形及齿部修形特性进行了理论分析;最后,基于KISS soft软件计算出了齿廓的修形量,通过对比不同修形量对齿轮副的传动误差、接触应力及啮合斑点的影响,得出了最优的修形参量,并进行了实验验证。研究结果表明:轮齿修形补偿了变形及误差对齿轮传动特性的影响,同时其传动误差峰值降低了38%,齿面线载荷降低了41.3%,齿面接触区沿齿向分布均匀化,传动啮合性能得到了较大的改善。

舰船用齿轮传动啮合刚度及动态性能研究

舰船用齿轮副由于具有特殊的性能要求 ,其结构上也与通用机械齿轮副有所不同。文章以齿轮接触线长度变化代替齿轮瞬时啮合刚度的变化 ,利用傅立叶级数的形式计算舰船用宽斜齿轮副的啮合刚度 ,并分析单自由度扭转振动系统在时变啮合刚度及齿轮副误差激励作用下系统的动态特性。

齿轮副动态啮合特性的接触有限元分析

齿轮副动态啮合特性对齿轮系统振动机理研究及动态设计都具有重要意义,而它又与齿轮副啮合位置变化、受载弹性变形及滑动摩擦等因素密切相关。首先建立了精确的啮合齿轮副有限元分析模型,并在此基础上提出了一种可综合考虑齿轮副连续弹性啮合过程中多种影响因素的接触有限元分析方法。然后,利用该方法分别研究了考虑滑动摩擦、齿廓修形及时变刚度等因素的齿轮副低速和高速工况下连续弹性啮合过程的动态啮合特性。研究表明:该分析方法不但可以有效研究由滑动摩擦引起的节点冲击激励,以及齿廓修形设计对齿轮副啮入、啮出冲击激励的影响,而且还能有效分析具有时变刚度激励的齿轮副参数振动响应特性,可为齿轮副动态啮合特性分析提供有效的分析工具。

滚柱丝杠副的啮合计算

滚柱丝杠副是近年来发展起来的新型传动部件 ,它的工艺性和使用性能均高于滚珠丝杠。介绍了滚柱丝杠的结构。通过建立丝杠螺纹曲面和滚柱曲面方程 ,研究丝杠和滚柱之间的啮合关系 。

活齿端面谐波齿轮工作啮合副的啮合面积

分析了活齿端面谐波齿轮工作啮合副啮合面积的变化规律及影响因素,并按照活齿齿数与波发生器的波数及端面齿轮齿数关系的不同,分别进行了探讨,推导出了相应的计算公式,为进一步研究活齿端面谐波齿轮工作啮合副的承载能力和强度理论打下了基础。

制造误差影响齿轮副啮合的接触有限元分析方法

制造误差是影响齿轮副啮合的重要因素,研究其作用机理对齿轮的减振设计具有重要意义。首先基于几种典型制造误差的结构形式提出了一般的精确建模方法,以一对渐开线直齿轮为例,利用接触有限元分析方法对啮合过程进行仿真,发现理想齿轮副和含误差齿轮副啮合过程中的角速度、动态接触力特性表现出显著差异。然后进行单项误差影响齿轮振动的机理研究,分别以齿廓误差和齿距误差为对象,利用傅里叶变换量化分析了不同加工公差等级下的单项制造误差对齿轮副动态传递误差、角加速度特性的影响规律。研究表明:所提出的建模方法可以模拟任意形式的微小量级的制造误差,并体现在接触有限元分析中。不但能够用于精细化研究制造误差对齿轮副啮合过程的影响,还可以通过量化各项啮合特性分析单项误差影响齿轮振动的作用机理,并指导齿轮的减振设计和精度设计等。

凸轮激波滚动活齿传动啮合力分析方法

介绍凸轮激波滚动活齿传动的传动原理及结构特点,推导中心内齿轮的理论和工作齿形方程。基于弹性小变形及变形协调假设给出理论状态下啮合力分析的模型和算法,结合啮合力计算示例对提出的方法进行说明,并初步获得此类传动装置的啮合力分布特点。得到的啮合力分析结果可作为凸轮激波滚动活齿传动的结构设计、效率与刚度估计以及强度校核的分析基础。

齿轮时变系统的强迫振动

建立了考虑齿轮时变啮合刚度时的二级齿轮系统的动力学模型,用A算符方法推导出了系统的近似解析解,研究了系统对时变啮合刚度、扭矩波动及齿轮误差激励的响应。计算结果表明,A算符方法克服了谐波平衡法的缺陷,可靠性更高;系统响应的频率成分不仅与啮合频率和激励频率有关,还与其组合形式有关;即使激励频率远大于派生系统的固有频率,在实际的物理系统中,由于时变啮合刚度的影响,也可能出现主共振、谐共振和组合共振。

平面二次包络环面蜗杆副数字化实体建模

为解决平面二次包络环面蜗杆副建模精度问题,提出其三维实体模型的数字构建方法。运用空间包络原理和坐标转换等解析方法构建了表征平面二次包络环面蜗杆和蜗轮的齿廓、齿顶与齿底环面的数字模型,根据蜗杆副成型特征设计了表征其齿廓复杂多元非线性数学模型的求解算法,计算出了该环面蜗杆副齿廓的全部啮合点云。逆向应用包络原理检验分析了算法求解蜗杆副齿廓点云的计算精度。在三维造型软件系统中应用包络方式对蜗杆副齿廓点云进行曲线、曲面拟合,构建了蜗杆副齿廓曲面模型,同时将计算的蜗杆副齿顶与齿底环面母线导入并绕各自轴线旋转构建了其齿顶与齿底环面模型,最后将齿廓与齿顶齿底环面封闭并实体化得到蜗杆副三维实体模型。通过建模实例验证了建模方法及设计算法的有效性与准确性。