RV减速器摆线轮齿廓修形对温度的影响

为分析摆线轮啮合过程中的温度特性,研究不同修形方式对摆线轮温度的影响规律,考虑摆线齿轮常用的3种组合修形方式,以相同的径向间隙为前提,对比分析摆线轮修形前后的接触应力与摩擦热量在轮齿上的分布情况。利用有限元分析,计算出修形前后温度场中的温度分布情况。结果表明:对摆线齿轮进行齿廓修形可以有效降低齿轮的稳态温度,组合修形中降温效果最佳的修形方式为正等距+正移距修形;单齿上温度梯度的密集程度随着啮合范围的减小而增大;摆线轮修形前后瞬时摩擦热量的最大值不受影响,峰值所处的位置会发生变化,而周期摩擦热量的峰值位于轮齿的同一啮合相位角上,但数值会随着轮齿受到的压力的增大而增大。

考虑界面摩擦效应的齿轮齿面断裂风险预测研究

在循环载荷作用下,齿轮齿面断裂是裂纹源萌生于次表层位置发生的一种疲劳断裂失效形式,该失效模式与轮齿内部位置点的局部材料强度和局部应力状态密切相关。基于接触理论及弹性力学基础理论,建立含界面摩擦的轮齿内场应力和含硬度梯度的应力强度计算数学模型,开展齿轮齿面断裂风险预测研究。结果表明,计算最大应力风险位置发生在齿面下一定深度位置,与齿面断裂疲劳源表征位置基本一致。随着摩擦因数的增加,轮齿内部安全系数降低,表明界面润滑不良易引起轮齿内部裂纹加速萌生而造成齿面断裂疲劳失效。提出的齿面断裂风险预测模型为抗齿轮齿面断裂设计制造提供基础技术性保障和支撑。

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。

柠条收割机圆盘锯式刀片设计与试验

柠条圆盘锯式刀片是收割机的主要零部件之一。在收割运动过程中刀片受力不均匀,且往复循环切割动作导致其易损耗。调研柠条刀片的使用性能及材料特点,研究以特种钢作为刀片基体,在刀刃部表面利用等离子弧熔覆技术进行高合金粉末涂覆,通过优化齿形和热处理工艺参数,获得较优异的耐磨性和强度。经过摩擦磨损试验和作业主体实地收割试验可知,该柠条刀片平茬效果好,使用寿命比同类产品提高了1~2倍。

纯电动汽车高速齿轮传动全工况抑振修形方法

为改善纯电动汽车齿轮传动在整个工况范围内的工作性能,提出一种计及负载扭矩和转速工况影响的齿面修形方法.考虑时变啮合刚度、啮合冲击、齿面摩擦激励,建立了系统动力学分析模型.结合轮齿几何接触分析和承载接触分析,采用遗传算法优化获得全工况最优的齿廓、齿向抛物线修形系数,并对比分析了不同修形方案的抑振效果.结果表明:计及工况影响的齿面修形在全工况下的振动加速度均方根都保持在较低水平,说明这一齿面修形策略具有更好的全局抑振效果.

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。

计及干摩擦的风电齿轮断齿故障动力学分析

为了揭示齿面摩擦影响风电齿轮传动系统中定轴齿轮断齿故障动力学行为变化的机理,基于库伦摩擦定律,计算定轴轮系和行星轮系轮齿间的齿面摩擦力。通过改变齿宽模拟断齿故障,应用势能法得到定轴齿轮断齿后的时变啮合刚度;考虑干摩擦、时变啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和阻尼,建立含一级定轴齿轮断齿故障的风电齿轮传动系统动力学模型;通过分析一级定轴齿轮啮合点的相对位移随系统啮合频率变化的分岔图、相图和Poincare截面,研究定轴齿轮的动力学特性。结果表明,齿面摩擦在高频区域对系统的分岔形式较为明显,相图和Poincare截面的形状复杂多变,系统混沌区间增加,加剧了断齿对系统稳定性的影响。

齿面摩擦力对齿轮接触应力的影响

渐开线齿轮接触疲劳强度设计中忽略了齿面摩擦力的影响。对此 ,众多学者看法不一 ,有的认为齿面摩擦力影响甚微 ,可以忽略 ;而另一些人则指出其影响明显 ,不可不计。文中通过 6组滚子疲劳试验得出 ,齿面摩擦力的影响能否被忽略与齿轮的转速、功率、材质、齿数、模数及润滑剂的黏度等因素有关 ,而这些因素可用一个无量纲参数S来表示。S存在两个临界点S1 和S2 。当S <S1 时 ,齿面摩擦力可使齿面接触应力增大 10 %左右 ;当S >S2 时 ,摩擦力影响较小 ,可以忽略不计 ;当S1 <S <S2 时 ,其影响幅度随S的递增急剧减小 ,并在S =S2 附近达到最低。文末对上述试验结论的合理性进行了分析。

天然牙/纯钛摩擦学特性的研究

对人体天然牙齿与TA2钛球组成的摩擦副进行了试验研究,结合显微分析,研究了天然牙不同层面的摩擦学行为。结果表明牙冠外层的釉质具有优良的摩擦学特性,牙釉质/牙本质交界面的耐磨性稍逊于外层釉质,但明显高于牙本质。

牙用亚微米氧化锆增韧氧化铝陶瓷的摩擦磨损性能研究

考察了亚微米氧化锆增韧氧化铝陶瓷(Z2S)在人工唾液润滑下的摩擦磨损行为,并与目前口腔临床常用烤瓷材料V ita陶瓷和Dentsp ly陶瓷进行对比.结果表明:与S i3N4陶瓷配副时,Z2S的摩擦磨损性能优于V ita陶瓷和Dentsp ly陶瓷,其磨损率比V ita陶瓷和Dentsp ly陶瓷的磨损率低2个数量级,Z2S的主要磨损机制为轻微的磨粒磨损和塑性变形,并受ZrO2的摩擦诱导相变影响;与天然牙釉质配副时,Z2S不仅自身磨损低而且对天然牙釉质的磨损较小,天然牙釉质的磨损表面保持了较好的初始形态,其与天然牙釉质的配对性优于Dentsp ly陶瓷与天然牙釉质的配对性,是1种具有潜在应用前景的牙科修复材料.

人体天然牙不同深度层次的显微硬度与耐磨性的研究

采用显微硬度计测定人体天然牙不同深度层次 (牙釉质、釉牙本质界及牙本质 )的显微硬度 ,并在改进后的微动试验台上对其相应区域进行了模拟牙齿摩擦副的摩擦磨损试验研究。结果发现 ,显微硬度 :牙釉质的为3 2 0 .40± 2 2 .77HV,釉牙本质界 2 3 2 .2 6± 3 2 .3 1HV,牙本质 61.17± 9.42 HV( P<0 .0 5 ) ;磨痕深度 :牙釉质的为17.3 3± 0 .5 8μm,釉牙本质界 49.44± 16.47μm,牙本质 95 .2 0± 15 .0 7μm( P<0 .0 5 ) ;牙釉质的耐磨性明显高于牙本质 。

计及齿面摩擦的直齿轮动力学分析

建立了考虑齿面摩擦影响的六自由度非线性直齿轮动力学模型,以FZG试验专用A型齿轮为研究对象,计算了实际时变啮合刚度,基于混合润滑模型分析了不同齿面粗糙度对应的时变摩擦系数,利用数值仿真方法研究了齿面粗糙度改变对齿轮啮合力、摩擦力、轴承力以及动传动误差等信号的时频特征的影响,并利用FZG试验台对A型齿轮具有完好齿面和损伤齿面两种状态下的多个振动加速度时频信号进行比较分析,验证了仿真结果。结果表明:齿面摩擦力会抑制啮合线方向的振动,齿面粗糙度增大会减小动传动误差,但加剧摩擦力方向振动,从而导致系统振动幅值增加,结论对齿面微损伤的故障诊断有实用参考意义。

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

为考察齿面摩擦对高功率密度齿轮传动效率的影响,提出了一种基于虚拟样机方法的齿轮传动效率预测及动特性分析方法.考虑齿轮和转轴的柔性变形、齿轮时变啮合刚度,建立齿轮、转轴、轴承的柔性多体动力学模型,通过求解动力学方程得到齿轮传动系统的传动效率和动特性,并分析了齿面摩擦对直齿轮、斜齿轮、人字齿轮传动系统传动效率、动态特性的影响规律.结果表明:随着齿面摩擦系数的增加,接触应力增加,动态切向摩擦力变大;在高速工况下,人字齿轮接触应力最小,但传动效率高于斜、直齿轮.

齿间摩擦对斜齿轮齿根弯曲应力的影响

针对传统的齿轮强度理论不计齿间摩擦的观点 ,通过对渐开线斜齿减速齿轮机构中主动齿轮受力情况进行全面分析、研究 ,推导出齿间摩擦作用下主动齿轮齿根弯曲疲劳应力计算公式。研究表明 ,齿间摩擦对斜齿轮齿根弯曲疲劳强度的影响不容忽视。

基于摩擦的斜齿轮齿面接触疲劳强度计算

针对工程上在进行齿轮强度计算时不计齿间摩擦力的问题,通过系统地分析、研究,在建立齿面受力数学模型的基础上,推导出包含齿间摩擦力在内的斜齿轮轮齿表面接触疲劳应力计算公式。研究结果表明。

新型牙科修复材料——钛与天然牙摩擦学特性匹配的研究

新型牙科修复材料钛 ,不但生物相容性优异 ,耐腐蚀性强 ,硬度适中 ,比重轻 ,接近人体骨骼 ,而且力学性能优良 ,接近 ADAS(美国牙医师会 )的 、 型金合金 ,其比强度 (抗拉强度 /密度 )高 ,是铝的 1.3倍 ,钢的 1.5倍。本文对人体活牙及牙用钛金属修复材料的干态及润滑工况下摩擦磨损进行了对比试验研究。为了更好的模拟牙齿这对摩擦副 ,实验在改进后的微动试验台上进行 ,对磨的球面试样为 Gr15钢球 ,运动采取往复运动形式 ,主要测试参数为 :位移幅度 5 0 0 μm,压力 2 0 N,频率 2 Hz,循环 5 0 0 0次。通过比较磨损性能 ,结果显示 ,钛的摩擦学性能接近人体天然牙 ,作为牙科修复材料可望与人体天然牙匹配 ,是最具有发展前景的人工义齿材料之一。

四环素牙摩擦磨损行为的研究

在往复滑动摩擦磨损试验台上以钛合金为对磨材料,考察了不同染色程度四环素牙的摩擦学性能,并与正 常恒牙进行了比较。结果表明:轻度四环素牙的摩擦磨损行为接近正常恒牙,磨损以擦伤和轻微犁削为主;重度 四环素牙的摩擦系数变化波动较大,稳态值较高,磨斑表面呈现显著犁沟和剥落,摩擦学特性逊于正常恒牙。四 环素牙的耐磨性随其染色程度加深而降低。

封隔器仿生鳞片齿卡瓦微牙痕及稳定性研究

传统封隔器卡瓦在长期锚定套管内壁时,卡瓦牙与套管接触面会形成咬痕,过大的咬入深度可能会导致套管内壁遭到破坏,甚至失效。通过建立常规齿和仿生鳞片齿卡瓦牙与弹性套管半空间体接触模型,推导出在弹性区域和塑性区域内卡瓦牙与套管相互作用力和压入深度的关系。并且对比常规齿卡瓦牙型结构参数,构建了仿生鳞片齿卡瓦牙型结构参数,建立了锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生鳞片齿卡瓦最佳牙型结构参数为:卡瓦牙倾角β′=90°、卡瓦锥角γ′=15°、卡瓦牙顶角α′=72°、鳞片齿长半轴R=5 mm、鳞片齿短半轴r=3 mm。研究结果表明:优化后的仿生鳞片齿卡瓦比优化后的常规齿卡瓦在套管内表面产生的应力减小了7.8%,牙痕深度减小了18.6%,证明了仿生鳞片齿卡瓦的微牙痕效果。由数值模拟得出不同摩擦因数下常规齿卡瓦和仿生鳞片齿卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以看出仿生鳞片齿卡瓦的稳定性比常规齿卡瓦更优。研究结果可为封隔器的研究与应用提供参考。

天然牙及几种牙科修复材料的摩擦磨损性能比较研究

在改进的微动摩擦磨损试验台上 ,模拟人体牙齿摩擦副 ,考察了天然牙以及牙科用高分子、金属和陶瓷修复材料与 GCr15钢对摩的摩擦磨损性能 .结果表明 :天然牙的摩擦学性能优良 ;拜尔牙、热固塑料、铜基合金、钛及钛合金是较为理想的牙科修复材料 ;尤其是钛及钛合金 ,不但生物相容性优异 ,而且与天然牙摩擦学性能匹配 ,是最具有发展前景的牙科修复材料 .