径向游隙对深沟球轴承疲劳寿命影响精细分析

采用Romax Designer工程分析软件,应用ISO/TS 16281寿命计算方法,根据经典的滚动轴承理论,对某风机用电机轴深沟球轴承,在不同径向游隙时的轴承内部载荷分布、接触应力、套圈滚道当量动载荷和ISO/TS 16281寿命进行了大量的计算,重点对轴承的疲劳寿命进行了精细分析,分析了径向游隙对轴承ISO/TS 16281寿命的影响。研究结果表明,径向游隙对寿命的影响不仅仅是通过对轴承内部载荷分布、接触应力和套圈滚道当量动载荷的影响而对寿命产生影响,还通过对寿命修正系数等因素的影响而对寿命产生影响;相同工况条件下,存在一个相对最优的径向游隙,由于所研究电机的两个轴承所受载荷不同,因而相对最优的径向游不同。研究结果可为深沟球轴承的优化设计提供参考。

径向游隙对圆柱滚子轴承疲劳寿命的影响

应用经典的滚动轴承理论和“切片法”的基本思想,以某大兆瓦风电机组齿轮箱输出轴轴承为例,采用Romax Designer工程分析软件,计算了圆柱滚子轴承不同径向游隙时的轴承内部载荷分布、接触应力、套圈滚道当量动载荷和寿命,分析径向游隙对轴承ISO/TS 16281寿命的影响。研究结果表明:径向游隙不仅通过对轴承内部载荷分布、接触应力和套圈滚道当量动载荷的影响而对寿命产生影响,还通过对寿命修正系数等因素的影响而对寿命产生影响。研究结果可为滚子类轴承的优化设计提供参考。

时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响研究

齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。

不同材质采煤机传动齿轮疲劳性能对比研究

采煤机的传动齿轮是采煤机承载较大的构件,对采煤机的稳定使用具有重要的作用。不同材质传动齿轮的疲劳性能不同,对采煤机使用的稳定性造成不同的影响。采用试验机加载的形式,对两种材质的齿轮疲劳寿命进行分析。结果表明,在采煤机长时间作业的中低载荷区域内,18Cr2Ni4W齿轮的接触疲劳性能要优于17Cr Ni Mo6;在重载区域内,两种材质齿轮的疲劳寿命性能相差不大。

辊道传输线锥齿轮疲劳寿命分析

近年来,辊道输送线中锥齿轮频频发生失效,且锥齿轮的质量直接影响辊道输送线的质量。本文结合有限元技术,构建了实际传输线中一对传动锥齿轮的数值仿真模型,对其传动过程中的应力特性进行了分析。根据齿轮应力分布情况,并结合危险点的应力特点,可判定实际工况中齿轮的强度条件符合实际工程要求。同时,结合名义应力法,对齿轮模型中的主从动齿轮疲劳寿命进行分析,估算齿轮实际工作的使用寿命,可为锥齿轮的设计、使用及后续优化提供了理论依据和参考。

等离子喷涂NiCrBSi涂层接触疲劳过程中残余应力变化规律研究

采用超声速等离子喷涂技术在45钢基体上制备NiCrBSi合金涂层,涂层整体结构致密,含有少量微缺陷。使用球盘式接触疲劳试验机在接触应力为1.86 GPa,转速为1 500 r/min的条件下对涂层试样进行接触疲劳试验,得到涂层的接触疲劳寿命为9.0×105周次;同时建立Weibull失效概率图,通过该图可以直观地得到在同一工作条件下,涂层任意循环次数的失效概率。测量涂层不同疲劳阶段的残余应力,结果表明:一旦进行接触疲劳试验,其残余应力形式由拉应力迅速转化为压应力,在整个疲劳过程的前半段,应力增强较为缓慢,在疲劳过程的后半段,应力值迅速增大,疲劳过程的中期成为了应力变化的转折点。根据这一规律,可以有效地判定涂层处于疲劳过程的哪个阶段,从而为预防涂层的突然失效提供了一种新的手段。

齿面粗糙度对齿轮传动接触疲劳应力的影响

对齿面粗糙度呈余弦分布的渐开线圆柱齿轮进行热弹流润滑数值计算,分析齿面粗糙度对齿轮传动接触疲劳应力的影响。结果表明:粗糙度会使轮齿接触区次表面发生明显的应力集中,粗糙度波长愈小,应力集中愈明显,且愈贴近齿轮表面;随着粗糙度波幅的增大,平均油膜厚度单调增大,而接触区次表面主剪应力的最大值呈抛物线变化;随着粗糙度波长的增大,平均油膜厚度迅速减小而主剪应力的最大值急剧增大,但当波长增至一定值时,二者各自趋于光滑齿面接触时的相应值。

弹流润滑对齿轮接触疲劳寿命影响研究

现有齿轮传动接触疲劳强度校核主要以干接触下最大赫兹应力为指标,而齿轮往往是在润滑条件下工作,且受时变次表面应力场的作用。本文结合齿轮几何学、运动学参数及润滑特性,考虑接触曲率半径、卷吸速度、齿间啮合力等时变量,建立齿轮弹流润滑接触分析模型;利用DC-FFT算法求解次表面应力场,结合临界平面疲劳准则,研究齿轮接触过程中的疲劳寿命和裂纹萌生机理,讨论工况变化对疲劳寿命影响规律。结果表明:弹流润滑条件下齿轮疲劳寿命相对于赫兹干接触有明显提升,这是由于齿面压力变化导致的次表面应力场变化改变了临界平面角,使等效疲劳参数减小,齿轮接触疲劳寿命增加;输入扭矩的增加将大幅降低疲劳寿命,二者变化呈现非线性关系,且会使裂纹萌生位置远离齿面,在等温牛顿流体情况下,转速变化对疲劳寿命的影响相对较小。

燃料电池轿车变速器齿轮接触应力分析及疲劳寿命计算

为有效分析燃料电池轿车变速器齿轮接触应力以及更精确地计算齿轮的疲劳寿命,满足齿轮的使用要求,建立齿轮三维模型,应用有限元方法结合变速器实际载荷谱对齿轮接触应力进行仿真计算.根据计算结果,应用齿轮有限寿命设计理论对齿轮疲劳寿命进行计算,得到齿轮的接触应力和疲劳寿命.该方法可以为燃料电池变速器齿轮接触应力分析和疲劳寿命计算提供参考.

轮轨滚动接触疲劳寿命的计算方法

对列车车辆轮轨滚动接触进行了分析,指出在滚动过程中其接触点位置具有随机性,可以用正态分布规律进行描述。在此基础上,利用LM型踏面车轮与CHN60钢轨发生接触的接触点位置和接触应力计算方法,构建了能够对轮轨滚动接触过程中车轮表面接触点位置、接触次数和接触应力进行计算的方法。应用疲劳损伤积累假说和疲劳曲线方程,构建出能够对实际线路上的车轮表面各点疲劳寿命损伤进行计算的数学模型。应用该模型,针对具体的铁路线路进行了算例计算和研究,得出了车轮的理论疲劳寿命,并对直道和弯道行驶过程中,不同接触位置所形成的疲劳损伤程度进行了计算和分析。

基于双压力角轻量化设计的弧齿锥齿轮接触应力分析与试验

优化弧齿锥齿轮的结构尺寸能有效减少车桥减速器齿轮、轴承座和箱壳的重量,设计出在工作齿面采用大压力角,在非工作齿面采用标准压力角的双压力角弧齿锥齿轮。推导双压力角弧齿锥齿轮齿廓的球坐标方程,依据SUV后桥主减速器对称弧齿锥齿轮的设计参数,在PRO/E环境下建立双压力角弧齿锥齿轮三维模型,并建立有限元接触模型,对齿面接触应力进行分析。设计用于切削双压力角弧齿锥齿轮主动轮、被动轮的内切刀片与外切刀片,加工出双压力角弧齿锥齿轮主动轮和被动轮。通过机械双环封闭式齿轮寿命试验台进行疲劳寿命试验,结果表明,轻量化25%后的双压力角弧齿锥齿轮的疲劳寿命符合标准要求,并且高于SUV后桥主减速器原对称齿轮寿命,验证了有限元分析结果的正确性,为车辆传动装置轻量化技术提供了可行的方法。

超声冲击对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢接触疲劳寿命的影响

利用ZJ-II型超声波冲击设备对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢进行超声冲击处理,对比研究超声冲击前后试样的接触疲劳寿命、残余应力和显微硬度随层深的变化情况。结果表明:经过超声冲击强化后,渗碳齿轮钢的接触疲劳寿命有较大幅度的提高。主要原因是晶粒细化和位错增殖抑制疲劳裂纹源的萌生,残余应力显著增加、表面硬度大幅度提高降低疲劳裂纹拓展的速率,从而使其接触疲劳性能得到显著提升。

直升机分扭传动直齿轮疲劳寿命评估方法

为得到直升机主减速器分扭传动系统中关于直齿轮的疲劳寿命评估方法,在Lundberg-Palmgren疲劳寿命理论(L-P理论)和Hertz接触理论的基础上建立主动轮单齿疲劳寿命评估模型。该模型所需参数主要与轮齿啮合时的最大Hertz接触应力相关。为利用有限元分析软件ANSYS求解此应力,确定主动轮单齿在啮合区的各啮合界点,并推导啮合区上的载荷分布规律,得到基于载荷谱多工况作用下主动轮的疲劳寿命评估方法,并针对某直升机在单工况作用下的直齿轮给出疲劳寿命评估算例。研究结果表明,该方法所得疲劳寿命估算值比试验值更加保守,是一种安全、有效的疲劳寿命估算方法。

润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命影响的研究

通过热弹流润滑数值计算,分析了润滑油粘度对齿轮接触疲劳寿命的影响。研究结果表明:就齿轮润滑而言,并非润滑油粘度越高齿轮疲劳寿命就越长;当粘度超过某一临界值时,疲劳寿命随粘度增加反而降低。同时还指出齿面压力分布中的第二压力峰是个相当重要的参数,它对轮齿接触区次表面应力分布影响较大。

基于Romax的大功率机车传动系统轴承布置分析

为了分析不同轴承布置方式对大功率机车传动系统的影响,运用Romax软件从电机枢轴弯曲变形、轴承寿命和齿轮啮合3个方面对目前3种典型传动系统轴承布置方式进行比较,计算结果表明:相比简支式、悬臂式轴承布置方式,两端式轴承布置电机枢轴的弯曲变形量小;轴承滚子承载有所改善,轴承寿命分别提高了2.67倍和23.53倍;齿面接触强度以及齿根弯曲强度显著降低,提高了齿轮强度及寿命。

基于有限元的差速器齿轮动态啮合特性分析

针对汽车行驶过程中差速器的2种典型工况,计算某轿车差速器行星齿轮和半轴齿轮的转速和转矩分配.基于有限元动态仿真方法,建立差速器齿轮接触有限元模型,进行动态啮合仿真,研究了齿轮啮合时的应力分布情况.分析了齿轮接触面间的摩擦系数对应力分布的影响,发现随着摩擦系数的增大,齿轮接触应力有所上升.基于名义应力法,以动态啮合时的最大接触应力作为载荷输入,计算齿轮的接触和弯曲疲劳寿命,齿轮的疲劳危险位置发生在齿轮齿面接触区域和齿轮齿根,齿轮寿命符合设计要求.结果表明所开发的结合齿轮动态仿真与疲劳寿命分析方法可以有效地预测差速器齿轮寿命.

一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓构建方法

针对摆线针轮啮合副的针齿与摆线齿轮在实际啮合传动过程中存在的滑动现象,提出了一种基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型的构建方法,在该新型模型中通过引入一滑动函数来表示针齿与摆线齿轮间的滑动。根据微分几何和齿轮啮合理论,推导了基于滚滑作用的摆线齿轮齿廓方程,确定了滚滑摆线针轮传动的啮合函数,给出了滚滑摆线针轮齿廓综合曲率半径和接触应力的计算方法。选取一假定滑动函数,根据经验选取相关参数,构建一新型摆线齿廓,与相同参数下标准摆线齿廓进行了对比,并比较了两种齿廓的综合曲率半径、齿面接触应力等特性。试制一滚滑摆线齿轮,应用于RV减速器中,完成了新型RV减速器样机2.5倍载荷下的加速疲劳寿命试验,对加速疲劳寿命测试前后滚滑摆线齿廓综合误差进行了对比测试,结果表明了基于滚滑作用的新型摆线齿廓模型构建方法的正确性和可行性。

准双曲面齿轮接触疲劳有限元仿真

针对准双曲面齿轮对强度、刚度、疲劳寿命等方面的较高要求,以某准双曲面齿轮为研究对象,建立准双曲面齿轮传动三维装配模型,导入有限元仿真软件ANSYS Workbench中建立准双曲面齿轮接触疲劳仿真模型,对准双曲面齿轮传动系统等效应力、等效弹性应变,准双曲面齿轮啮合齿对接触应力、疲劳寿命等参数进行有限元仿真分析。仿真结果表明:准双曲面齿轮啮合齿对的最大等效应力和等效弹性应变主要分布在大、小准双曲面齿轮弧形接触面部分及接触面附近;最大等效应力和等效弹性应变满足准双曲面齿轮传动系统在静动态实际路况下的传动及强度和刚度的要求;不同准双曲面齿轮接触齿面等效应力大小及其最大值分布存在差异;准双曲面齿轮接触应力最大的部位对应的疲劳寿命最小。该研究为准双曲面齿轮强度、刚度、疲劳寿命的提高提供理论参考。

变速器齿轮接触疲劳强度分析

基于ANSYS对变速器各档啮合齿轮进行瞬态动力学分析,再结合齿轮接触理论和疲劳损伤累积理论,求得各档齿轮的接触应力大小和疲劳寿命曲线。从所求结果看出,二档和三挡齿轮啮合时接触应力不大,小于齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较高,满足设计要求;一档和四挡齿轮啮合时的接触应力大于了齿轮的许用接触应力,且疲劳寿命较低,不能满足设计要求。基于以上原因,利用齿向和齿廓相结合的轮齿修形方法,对一档和四挡齿轮进行了轮齿修形,从最终求得结果来看,两组啮合齿轮的接触应力均大幅度降低,同时疲劳寿命得到了提高,轮齿修形达到了很好的效果。

基于电机动态模型的电动汽车高速斜齿轮动载荷计算及寿命预测

与传统燃油汽车相比,电动汽车传动系统及其零部件通常在高频、强冲击、超长周次的动态载荷作用下运行,更易导致变速器齿轮发生接触疲劳破坏。为了准确计算电动汽车高速斜齿轮实际工况下的动态载荷,预测其使用寿命,以某定传动比变速器电动汽车为研究对象,建立车用永磁同步电机的矢量控制模型,基于瞬时道路工况对模型进行仿真,得到循环工况下驱动电机的动态转矩输出,并对实验结果进行验证;基于赫兹接触理论,以电机的动态转矩作为变速器驱动转矩,计算得到循环工况下高速斜齿轮接触疲劳危险位置的应力谱,并进行循环计数,获取了循环工况下高速斜齿轮接触应力幅值均值-频次关系。根据修正的P-S-N曲线及疲劳累积损伤理论,预测电动汽车变速器高速斜齿轮接触疲劳寿命,为电动汽车变速器齿轮动态疲劳寿命预测提供了理论方法。