超高速机械密封副离子注入与摩擦学特性研究

超高速机械动密封需满足CZ-5运载火箭伺服系统中涡轮泵可靠性及寿命指标要求。离子注入作为重要的金属材料表面改性技术，对有效改善机械密封副旋转环表面摩擦磨损特性至关重要。在对密封动环表面离子注入可行性研究的基础上，提出了对其密封副配对摩擦磨损特性进行综合验证的试验方案。通过选取常用典型石墨与旋转金属环配副进行干磨条件下的试验测试，改变线速度、端面比压，使用摩擦磨损试验机对比分析了配对摩擦副的摩擦磨损特性，系统研究了载荷和转速对密封副配对摩擦系数的影响规律，揭示其密封摩擦学特性。通过机械密封在温度应力下的工作可靠性分析以及密封副整机稳态工作性能验证，为超高速涡轮泵的寿命与可靠性试验验证提供了一个合理的、高效费比的技术途径。     

摩擦因数时变的节点外啮合齿轮系动力学分析

以外啮合节点后啮合单级齿轮传动系统为研究对象，建立了系统六自由度非线性动力学模型，考虑了时变啮合刚度、时变齿面摩擦、载荷在啮合区动态分配以及齿侧间隙的影响。采用能量法计算了时变啮合刚度。基于弹流润滑（Elasto hydrodynamic lubrication, EHL）理论计算了时变摩擦因数，与库伦摩擦模型进行了对比分析，得到了齿轮副非线性振动方程，同时采用数值方法求解了系统的动力学微分方程组，得到了系统的时域动态响应和相图，并分析了系统的动力学特性。     

高速齿轮传动的一种在线监测新方法

点蚀失效是高速齿轮传动的常见破坏形式。以往点蚀监测只能采用离线的监测手段根据对齿面磨损颗粒的分析做出结论。本文通过对齿轮点蚀过程的监测研究,初步发现:在一定条件下,润滑油会在高温齿面的微观空穴中汽化,形成汽泡。汽化程度与齿面温度及磨损状态有关。齿面点蚀产生麻点导致齿面汽化核心增多;同时使齿面摩擦温度升高。这些都反映到润滑油的汽化(泡)率的变化中。根据齿面的汽化规律,本文相应地提出齿轮点蚀状态的一种新的在线监测方法,应用这种方法,可以准确可靠地诊断齿轮等摩擦零副件点蚀以及其他磨损类故障。     

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。     

活齿传动啮合副的滑动情况研究

活齿传动是一种强度和可靠性都很高的新型少齿差齿轮传动,近年来得到了广泛的研究和应用.然而该传动在使用过程中存在着传动效率低、啮合副容易磨损等问题.由于活齿传动中“活齿”及转臂轴承外圈都具有局部自由度,本文首先提出了滑动系数的概念。通过用数值法对轮齿各啮合副之间的运动关系、摩擦性质及润滑状态等复杂因素的综合分析与联立求解,深入地研究了啮合副间的打滑情况和润滑状态,并全面讨论了各种因素对活齿打滑的影响。文中采用高速摄影技术对活齿的实际运动情况进行了观测,结果与数值法的结论基本一致。研究结果表明,该传动的啮合副特别是活齿与保持架之间的相对运动情况不利于动压油膜的形成,因此摩擦损耗较大,从而揭示出活齿传动效率低、易磨损的内在原因,为活齿传动的进一步改进提供参考。     

内齿轮传动啮合齿面稳态温度场分析

以2K?V行星传动机构中齿轮为研究对象,以齿轮啮合原理、传热学等为理论依据,分析了齿轮在不同啮合位置的相对滑动速度和齿面的接触应力的变化规律.精确计算了稳态温度场边界条件,包括齿轮一个啮合周期内的平均摩擦热流量和不同齿面的对流换热系数.建立单齿三维模型并导入ANSYS Workbench进行温度场的有限元分析.通过将啮...     

内啮合变厚齿轮副斜向插削工艺的研究

提出了用同一把插齿刀加工一对内啮合变厚齿轮副中内外齿轮的新加工方法。通过对斜插后齿轮的齿面方程的推导和误差分析，详细论证了该加工方法的可行性，并给出了最佳斜向插削角度的计算公式。分析结果表明：该种加工方法所产生的齿形误差很小，且两齿轮分度圆上的压力角基本相同，这就能够保证两齿轮的正确啮合传动。而且通过实例验证了两变厚齿轮斜向插削角度计算公式的正确性。最近利用该加工方法已实际加工出两对内啮合变厚齿轮副，并已应用在一新型减速器中，效果很好。理论和实践证明，该加工方法能够利用国内现有的设备加工出高精度的内啮合变厚齿轮副。     

评齿间摩擦力对航天齿轮齿根弯曲应力的影响程度

经过分析及计算，推导及归纳出考虑轮齿间摩擦力影响的齿根弯曲应力计算公式，计算结果表明，一般情况下，轮齿间摩擦力产生的影响甚小。对于航天软齿面齿轮传动或不十分重要的航天硬齿面齿轮传动，设计计算时可不计轮齿间摩擦力对齿根弯曲应力的影响。     

修形面齿轮传动系统的动态特性分析

为改善面齿轮传动系统的动态性能，研究了面齿轮传动系统的齿廓修形技术，推导了齿廓修形的圆柱齿轮、刀具齿轮和面齿轮的齿廓方程，建立了包含齿侧间隙、时变啮合刚度、修形参数、综合相对误差、支承刚度和支撑阻尼等参数的面齿轮传动系统振动模型，采用Runge -Kutta数值积分法对齿廓修形的面齿轮传动系统求解。研究结果表明：当齿条刀具的抛物线修形系数变化时，系统的动态响应特性将出现简谐响应、次谐响应和混沌响应3类稳态响应。     

纯Ti及Ti-6Al-4V双层辉光离子渗Mo

针对钛(T i)合金存在的耐磨性较差的问题,采用双层辉光离子渗金属技术,在工业纯T i和T i合金T i-6A l-4V合金表面渗钼(M o),制备出T i-M o合金层。渗层组织为-βT i(M o)固溶体,成分及硬度均呈梯度分布。利用划痕法研究了渗层与基体间的结合强度,结果表明:渗M o后,持续加载100 N未发生渗层剥落现象;球盘磨损实验表明,T i-6A l-4V渗M o后,比磨损率降低为基体材料的1/500。磨损性能的提高得益于表面合金层中M o元素固溶强化而产生的高硬度。     

一种分析滑橇式起落架直升机"地面共振"的方法

针对滑橇式起落架直升机，提供了一种“地面共振”动力稳定性分析的方法。首先，针对滑橇式起落架在承受直升机重量与旋翼升力时产生大变形的特点，逐级用有限元法计算其刚度和变形，并通过与地面库伦摩擦系数的比较，判断滑橇式起落架与地面接触的橇筒所受摩擦力的大小以及与地面产生的相对运动；其次，考虑滑橇式起落架与直升机相连阻尼器的作用，将有限元计算弹性刚度的方法拓展到适用于复刚度的计算；最后，根据直升机旋翼桨毂不同的结构形式，用桨叶振动模态法对滑橇式起落架的直升机进行“地面共振”动力稳定性分析，并通过算例得到验证。工程实例分析结果表明，本文方法具有物理概念清晰、运用方便的特点，能适用于各种旋翼结构形式的滑橇式起落架直升机的“地面共振”分析。     

摩擦作用下金属氧化反应的机理

某些金属在空气中摩擦时生成的润滑性氧化膜由于具有低摩擦系数、高耐磨性和自修复等特点越来越受到关注。摩擦过程中氧化膜的生成速度超过磨损速度是获得有效润滑的必要条件。摩擦氧化的动力学机制不同于热氧化，本文基于致密氧化膜的抛物线生长模型研究了摩擦状况下的氧化膜生长规律，使之尽早获得推广应用，具有广阔的市场前景     

Effect of Friction on Dynamic Response of A Power Split Transmission System

The tooth surface friction stiffness and friction torque coefficient equations of cylindrical gear are derived.On the basis of factors such as time-varying friction coefficient and mesh stiffness,support stiffness,torsional stiffness and comprehensive error,the dynamic equations of the gear trains with bending-torsional coupling are established.Using the Fourier series method,the total response of the system is obtained,and the influence of friction on it is analyzed. The results show that when the spur gear enters the meshing,the frictional amplitude of the tooth surface is larger than that of the gear when it is withdrawn from engagement,and the meshing force fluctuates greatly. The frictional force and dynamic meshing force of the herringbone gear tooth surface are relatively stable,and the fluctuation amplitude is much smaller than that of the spur gear. The amplitude of the bearing vibration is not affected by the friction,but the friction has a certain influence on the bearing force of the output shaft. The first-order natural frequency of the split stage and the power confluence stage has a large influence on the vibration of the bearing force.In general,the natural frequency of the power confluence stage has a large proportion of influence.     

冲击滑动耦合作用下的材料磨损

研制了一种新型磨损试验机,用于研究材料在冲击滑动耦合作用下的磨损特性。试验机由电磁激振器激励悬臂梁产生法向冲击,电机带动旋转轴产生切向滑动。各试验参数（冲击力幅值、冲击力频率及滑动速度）调节方便可靠,最大冲击力、冲击频率及滑动速度分别为100Hz,200N及4．52m／s。本文使用该试验机对材料在冲击滑动耦合作用下的磨损特性进行了研究,并利用称重法、二维轮廓测量及电子扫描显微镜评估了材料磨损。结果表明：在相同试验条件下,试验的重现性较好,数据重复性误差小于7％。此外,硬度高的钛合金试件比硬度低的铝青铜试件磨损严重。     

飞机起落架落震试验测控系统开发与应用(英文)

针对"海鸥300"飞机起落架落震试验的技术要求,研制了起落架落震试验测控系统。提出飞机起落架落震试验电液伺服系统的设计方案,采用可编程式逻辑控制器(PLC)技术实现了试验过程的自动化,解决了起落架落震试验机轮水平载荷、垂直载荷、机轮转速等测量技术难点。根据CCAR-23-R3要求,完成了"海鸥300"起落架落震试验。结果表明:试验系统工作稳定可靠,数据采集精度高,符合"海鸥300"飞机起落架试验技术要求,可作为其飞机适航取证的依据。     

基于声发射技术的搅拌摩擦焊接工具磨损监测

为在线监测搅拌摩擦焊接过程工具磨损状态,本文基于虚拟仪器技术设计了一套声发射在线监测系统,结合声发射传感器、数据采集卡及信号调理器实现了对搅拌摩擦焊接加工过程中声发射信号的采集。实验中采用带有螺纹的搅拌针工具来焊接7075铝合金,并利用自主开发的在线监测系统采集焊接过程中的声发射信号。然后对采集到的声发射信号进行小波包分解处理,计算分解后各频段能量所占百分比,并提取能量分布规律作为信号特征。研究表明:搅拌摩擦焊接工具在不同磨损情况下具有不同的声发射信号特征,小波包分解处理表明搅拌头磨损轻微时,低频段能量占比较高;相反,搅拌头磨损严重时,低频段能量占比较低。     

网络陶瓷增强铝基复合材料的摩擦磨损特性

提出了三维陶瓷网络（骨架）增强金属基复合材料的新构思，设计和制备了一种新型的三维陶瓷网络（骨架）增强铝合金复合材料，研究了其在干摩擦状态下的滑动摩擦磨损行为。结果表明，基体铝合金在重载时产生严重粘着磨损，磨损层发生软化和塑性流动，而复合材料中的陶瓷颗粒暴露于磨损表面并起承载作用，从而保护基体不发生严重磨损，复合材料对磨环的磨损量大于基体合金对磨环的磨损量，但复合材料摩擦副的总摩损量比基体合金摩擦副的小。     

纳米高岭土增强PTFE复合材料的摩擦磨损特性

采用纳米高岭土颗粒增强聚四氟乙烯(Po lytetrafluoroethy lene,PTFE),通过熔融插层工艺,制备了不同重量分数的纳米高岭土增强PTFE自润滑复合材料,摩擦磨损实验在往复式滑动摩擦实验机上进行。实验条件:接触压力为5.5M Pa,往复频率为1 H z,往复行程为1.5 mm。实验结果表明:在重载低速的条件下,这种新型的自润滑材料在稳定阶段的摩擦因数在0.07~0.19的范围,填充后的PTFE复合材料的耐磨性显著提高,其中含10%高岭土的PTFE复合材料的表现最佳,比纯PTFE提高了大约54倍。纳米高岭土提高PTFE耐磨性的主要原因是:其层片结构间被PTFE分子链插入,达到了增强基体并阻止PTFE成片剥落的目的。