点接触弹流摩擦副动特性研究

弹流油膜具有显著的弹簧、阻尼特性,对高副机械零件和系统的动特性具有重要影响。研究弹流摩擦副的动特性,揭示弹流摩擦副动力学特性的变化规律,对改进和提升整个机械系统的动力学设计具有重要意义。基于弹流润滑理论和机械振动学,建立点接触弹流摩擦副的摩擦学-动力学耦合模型,采用数值方法求解弹流摩擦副在简谐激励下的振动响应;通过简谐激励下弹流摩擦副的阻尼环识别出弹流摩擦副的刚度和阻尼,用参数控制的方法研究载荷、速度、材料参数及椭圆度等对弹流摩擦副刚度和阻尼的影响。结果表明:在研究的速度和载荷范围内,摩擦副的刚度和阻尼随载荷和椭圆度的增大而增大,随速度和材料参数的增大而减小,其中载荷对点接触EHL摩擦副的刚度和阻尼的影响最为显著,相比阻尼,摩擦副的刚度随载荷、速度和材料参数的变化幅度要大得多。在数值算例的基础上,给出弹流摩擦副的刚度和阻尼关于载荷、速度和材料参数的拟合公式。数值比较结果表明,给出的拟合公式具有满意的精度,可快速计算弹流状态下点接触摩擦副的刚度和阻尼。

一类基于点-面模式的低阶单元接触搜索方法

本文基于三个接触搜索准则提出接触预搜索概念。在接触预搜索阶段通过分级筛选方法逐步缩小可能接触点副的单元集;然后,给出动态有限元分析中适用于大滑移的低阶单元接触点副的自动搜索算法。针对非线性动态接触问题有限元分析中常用低阶单元和点-面模式的搜索方式的情况,本文应用最近点投影搜索算法提出以等参坐标为参数的另一种接触搜索算法。该搜索算法不须预先指定可能接触范围,从而极大地降低了数据的准备工作和出错率;本搜索算法将各种可能接触状态统一在一种算法中进行处理,不必对各种接触状态分别采用不同的算法。算例表明,本文给出的低阶单元接触搜索算法是有效和可靠的。

少齿数齿轮传动接触强度的研究

针对少齿数渐开线齿轮副啮合的特点 ,找出了符合实际的应力计算点 ,由此建立了接触强度计算的经验公式 ,公式中定量计入了综合滚动速度和齿面相对滑动系数的影响。工程实践证明 。

球齿轮传动的齿面接触分析和应力分析

球齿轮是一种新型的二维齿轮传动机构。在建立了球齿轮数学模型的基础上,得到了球齿轮传动的啮合模型,并进行了齿面接触特性分析,通过解非线性方程组,可得到接触点在齿面的位置。分析了球齿轮齿面的结构特征,针对球齿轮传动的接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,总结出了球齿轮在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。采用有限元的方法对球齿轮轮齿进行了弯曲应力和接触应力分析,分析结果进一步验证了接触椭圆变化规律的正确性。以上结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。

点接触齿面滑动率计算方法及其对交错轴渐开线斜齿轮传动的应用

推导出点接触齿轮副齿面滑动系数的计算公式,并分别针对齿轮副的不同组合形式,计算交错轴渐开线斜齿圆柱齿轮传动的滑动系数,绘制该齿轮副的滑动曲线。通过算例,研究了交错轴渐开线斜齿圆柱齿轮副滑动系数的特性。

少齿数渐开线齿轮副啮合区域的研究

本文讨论了渐开线齿轮传动的啮合区域 ,提出了少齿数渐开线齿轮副节点外啮合时 ,齿面接触强度应以实际啮合线的中点作为计算点 ,并提出了节点外啮合的判定条件 ;推出了在实际啮合线中点啮合时综合曲率半径的计算公式 ;最后通过一个实例 。

球齿轮传动齿廓接触特性分析

对球齿轮齿廓进行了接触特性研究。在建立了球齿轮齿廓曲面方程和啮合模型基础上,利用计算机仿真的方法对其进行了齿面接触分析研究。针对球齿轮啮合传动时接触形式表现为轮齿凸面与马鞍面之间的点接触,对啮合齿面的接触椭圆进行了分析计算,确定了接触椭圆的方向和尺寸,得到了球齿轮机构在任一偏摆平面内啮合传动时接触椭圆的变化规律:在轮齿根部和顶部啮合时,接触椭圆较小,因而接触应力较大;而在轮齿中部啮合时,接触椭圆较大,所以接触应力较小。上述结论对进一步研究球齿轮的传动理论与实际应用具有重要的指导意义。

点接触圆柱蜗杆传动的设计原理

本文在对蜗轮副啮合原理分析的基础上,通过在共轭齿面上预先设置啮合位置,详细推导了失配齿面的几何参数和接触特性的计算公式,论述了点接触圆柱蜗杆传动的设计原理。应用本文的原理,采用优化综合的方法,可以使圆柱蜗杆传动直接实现点接触和完全互换,并具有良好的接触特性,使对误差的敏感性降低,缩短装配中的辅助时间,且传动质量得到改善。

四圆弧齿轮的啮合特性

根据四圆弧齿轮基本齿廓,推导出了四圆弧齿轮同一齿上同时啮合的4个啮合点之间的轴向距离。并根据圆弧齿轮齿面接触点的运动规律推导出了多点啮合系数、多对齿啮合系数的计算公式及合理齿宽的选择。制订出了相应的计算表格,为计算四圆弧齿轮的重合度带来了方便。

短幅内摆线型螺杆-衬套副滑动速度分析

单螺杆式水力机械中螺杆-衬套副的滑动速度是影响其磨损程度和使用寿命的重要因素之一。在分析线型设计方法和运动规律的基础上,针对短幅内摆线型螺杆-衬套副推导出螺杆-衬套副螺杆齿凸接触点和齿凹接触点的相对滑动速度公式并进行应用,得出螺杆-衬套副滑动速度的变化规律,为单螺杆式水力机械的磨损、寿命研究和优化设计提供理论基础。

油-气润滑对点接触副滑动摩擦行为的影响

在MFT-3000型多功能摩擦磨损试验机上,以球/盘模型为考察对象开展油-气润滑点接触副滑动摩擦试验,并与相同工况下滴油润滑和干摩擦试验进行对比。利用白光干涉形貌仪、扫描电镜、X射线能量色散谱(EDS)和铁谱分析设备对磨痕轮廓、表面形貌、化学元素组成以及磨粒形状进行表征、分析。结果表明:在油-气润滑工况下,当供油量不足时,随供油量增加,摩擦因数、磨损量和磨痕参数等均出现明显减小趋势,但润滑性能较滴油润滑差;当摩擦副间润滑油充足,且供气速度达到一定值时,与滴油润滑相比,油-气润滑能够获得更低的摩擦因数,但磨痕形貌变化较轻微;在较低的滑动速度和载荷下,油-气润滑点接触滑动摩擦不会发生氧化磨损,油-气润滑散热功效对摩擦行为无明显影响,与滴油润滑以及干摩擦下磨损机制相同,均为磨粒磨损,摩擦过程中产生的磨屑形状以碎屑状和片状为主,伴随着少数长条状。

一种新的快速求解NFP的方法

本文提出计算机优化排样中使用的一种新的快速求解NFP的方法。方法适用于任意凸的或凹的不规则多边形,不需要进行多边形的重叠测试。同需要进行多边形重叠测试的方法相比,本文提出的方法一般可减少计算时间20％～50％,程序代码约减少30％。

安装误差对点接触ZK型蜗杆副接触区影响的分析

从理论上分析点接触 ZK 型蜗杆副的各项安装误差,对其接触区的影响以及各项安装误差对接触区的综合影响,证实:点接触蜗杆副可降低接触区对安装误差的敏感性.并讨论各项安装误差对接触区综合影响的"叠加效应"和"互补效应",分析这两种效应所具有的特点及应用的可能性.

直线运动滚动导轨副混合润滑研究

综合考虑了直线运动导轨副接触几何、预紧力、真实表面粗糙度、曲率系数等因素,建立了直线运动导轨副混合润滑数值模型,研究了滑块移动速度、曲率半径系数、工作载荷、表面粗糙度对导轨接触副润滑特性的影响,得到结论:导轨副法向工作载荷、最大赫兹接触压力和赫兹接触半径随着外加总载荷的增大而增大,平均膜厚随着载荷的增大而减小;混合润滑模型可预测导轨副在大范围工况条件下完整的润滑状态;直线运动导轨大多工作在混合润滑状态下,随着滑块移动速度的增加,接触界面由边界润滑状态向混合润滑状态转变,润滑性能逐渐提高;适当增加曲率半径系数,有利于润滑油膜的形成与稳定。

与点变换相切及密切的一维射影变换

射影变换在高等几何中是十分重要的。本文主要讨论三个问题:存在着无穷多个一维射影变换在一对对应的正则点对与一个已知点变换相切;存在着唯一个射影变换在一对对应的正则点对密切于一个已知的变换;与已知点变换逼近到三阶邻域或高于三阶邻域的一维射影变换必须满足一些条件。对于逼近过程的误差也给以考虑。

冗余驱动仿下颌运动机器人工作空间分析及试验验证

根据人类下颌系统冗余驱动的生理特性,即下颌受颞下颌关节约束且受多于本身自由度数目的下颌肌肉驱动的特点,介绍了一种采用点接触高副模拟人体颞下颌关节的6PUS-2HKP(higher kinematic pair)冗余驱动并联机构来完成下颌运动,该机构可应用于牙科义齿性能测试.首先,建立机器人的坐标系,针对机构存在点接触高副的特点,分析和推导了冗余并联机构的独立位置参数和运动学方程.然后,采用下颌运动轨迹描记仪对实验对象下颌切点边缘性运动进行了采集.通过分析各驱动机构及点接触高副的运动范围,采用数值分析的方法获得了机器人的工作空间.最后,采用实验的方法,测量了仿下颌运动机器人做最大运动时下颌切点的运动轨迹.通过对比实验对象切点边缘性运动和工作空间仿真结果可知,该仿下颌运动机器人能够满足人类下颌运动空间要求.

基于咬合动力学的磨牙点接触高副等效建模与评价

牙颌模型作为口颌系统与咀嚼机器人系统的代表性部件,其建模方式是影响此类多体系统动力学模型准确度的重要因素。本文以咀嚼机器人右侧第一磨牙为研究对象,提出一种由V型面与球面构成的点接触高副等效建模方式。首先,利用有限单元法对原始模型的3种静态接触工况(咬入接触、正中接触、咬出接触)与动态咀嚼工况进行咬合动力学分析,得到期望咬合力;其次,运用赫兹接触模型建立点接触高副等效模型静态接触工况的咬合力解析式,根据期望咬合力对解析式内法向量与咬合刚度等参数进行等效设计;最后,对等效模型在静态接触与动态咀嚼工况中的咬合力表现进行评价。本文结果表明,等效模型能够实现静态接触工况8项期望咬合力的等效,同时对动态咀嚼工况初期与末期咬合力变化吻合良好,中期引入一定程度的冲击,但可通过后续轨迹规划进行弱化。本文所提出的牙颌模型等效建模方案,进一步提升了多体系统动力学模型准确性,也为人体其他复杂接触的动力学建模提供了新思路。