航空渗碳齿轮钢的迭代发展

对航空动力传动系统渗碳齿轮材料的代际发展、组分特征与强化机制进行综述。第一代渗碳齿轮钢为低碳中低合金钢,渗层组织通过Fe₃C型碳化物进行表面硬化,因合金化元素含量低,第一代渗碳齿轮钢回火抗力差,普遍服役温区≤200℃。在第一代渗碳齿轮钢中,16Cr3NiWMoVNbE材料碳化物形成元素含量相对较高,通过临界饱和渗碳工艺方法,该材料可进阶为第二代渗碳齿轮钢进行宽温域服役。第二代渗碳齿轮钢为低碳中高合金钢,通过进一步提高合金化程度,适当提升抗回火能力较强的Mo元素含量,基体回火时,可析出部分回火抗力较高的M₂C强化相,整体服役温区提升至≤350℃。第三代渗碳齿轮钢为低碳超高合金钢,借助计算材料学,充分发挥出“二次硬化”强化基体效果,能够在500℃以下温区长期服役。现有合金结构钢体系的强化机制,无法避免500℃以上高温长期服役的强度快速衰减问题,下一代渗碳齿轮材料,将以抗氧化性能优异的铁基合金为基础进行研制。     

航空发动机用新材料——16Cr3NiWMoVNbE齿轮钢

综合介绍了新型齿轮钢--16Cr3NiWMoVNbE钢的性能、热工艺及其在航空发动机上的应用.该钢具有淬透性高、晶粒长大倾向低等优异的综合性能,其使用温度可达350℃.该钢的研制成功,满足了我国新一代航空发动机对齿轮材料的需求.     

航空齿轮的CAD研究

本文对４种常用渐开线航空齿轮：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮的计算机辅助设计进行了研究。文中概述了总体设计思想和各主要部分的设计方法,对软件设计中的一些问题进行了简要的介绍,并给出了程序流程图。     

新型高温渗碳不锈航空齿轮钢齿轮的弯曲疲劳失效机理

以新型高温渗碳不锈航空齿轮钢圆柱齿轮为研究对象,采用国标GB/T 14230-1993规定的"B试验法"开展了齿轮弯曲疲劳试验,并对轮齿的断裂的失效机理进行了研究.分析结果发现存在三种造成轮齿断裂失效的诱因:表面碳化物、表面缺陷和内部碳化物.其中,表面碳化物对轮齿弯曲疲劳寿命的影响比内部碳化物和表面加工缺陷都要严重.当...     

航空齿轮的计算机辅助设计研究

对四种常用渐开线航空齿轮———直圆柱齿轮、斜齿柱齿轮、直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮的计算机辅助设计进行了研究。文中概述了总体设计思想和各主要部分的设计方法 ,对软件设计中的一些问题进行了简要的介绍 ,并给出了程序设计流程图。     

第三代航空齿轮钢圆柱齿轮弯曲疲劳强度性能测试分析

以第三代航空齿轮钢圆柱齿轮的弯曲疲劳性能作为研究对象,修正了国标(GB)给出的齿轮弯曲夹具计算公式,设计了弯曲疲劳试验用圆柱齿轮参数,并对该材料的齿轮进行了弯曲疲劳试验.通过对试验结果数据采用对数正态分布、二参数威布尔分布数据处理方法对试验数据进行了处理,得到了该材料的试验齿轮弯曲疲劳极限及可靠-应力-寿命(R-S-N...     

高性能发动机附件传动齿轮及齿轮材料浅析

通过研究某高性能发动机附件传动系统的结构特点、传动关系、工作条件和对材料的基本要求，分析了国内外几种发动机传动齿轮用材料的差别。列举了国内几种发动机传动齿轮故障及其后果的实例；阐述了尽快研究和发展齿轮材料技术的意义；同时对齿轮材料技术的研究和发展提出了建议。     

高性能型航空润滑油迎来发展机遇

<正>近年来,随着各种高效环保的新飞机和新发动机的问世和投入使用,航空界对航空润滑油也提出了新的要求,一些航空公司或将面临更换润滑油的问题。在当前的航空市场中,飞机制造商纷纷打出了"节能、高效、环保"的招牌,对发动机提出了越来越高的性能要求,发动机在提高性能和推力的同时还需要降低油耗、噪声和二氧化碳的排放。实现这些性能指标的过程中,除了依靠各种新技术、新材料、新工艺之外,航空润滑油的作用也非常重要。据BP航空润滑油公司发布的最新"世界航空公司指南——涡轮发动机机队"显示,在过去15年中,民用航空发动机机队规模增长了22%,其中使用高性能润滑油的发动机机队规模增长超过了150%。     

齿轮钢淬硬表面超声振动辅助磨削试验研究

为解决齿轮钢淬硬表面在传统磨削中加工效率低、表面完整性差的难题,引入超声振动辅助磨削加工技术。开展了淬硬齿轮钢AISI 9310和轴承钢GCr15切向超声振动辅助平面磨削加工对比试验,通过分析磨削力和磨削表面质量,对齿轮钢淬硬表面超声振动辅助磨削加工工艺进行研究。结果表明,超声振动辅助磨削能有效降低磨削力和比磨削能,随着材料去除率的增大,超声磨削力比更加稳定,有利于提高加工效率。利用本次试验数据建立的经验公式可以有效预测白刚玉砂轮磨削AISI 9310与GCr15淬硬表面时的法向磨削力大小,误差在10%以内。当磨削速度、工件进给速度和磨削深度分别为15 m/s、8 m/min和15μm时,相比于传统磨削,超声振动辅助磨削中AISI9310与GCr15的表面粗糙度分别降低了9.47%和7.39%,并减少了加工表面缺陷,有利于提高工件表面完整性。     

航空齿轮减速器稳健优化设计研究

航空齿轮减速器通常对重量、强度、效率以及可靠性有极高的要求,考虑到其所处工况的随机性、工艺水平的差异性以及材料强度等力学性能参数的波动性,传统的确定性参数优化设计已不能满足工程实际的需求。在传统的确定性优化设计模型的基础上,基于6σ稳健设计基本理论建立齿轮传动系统的多目标稳健设计优化模型,并采用NSGA-Ⅱ多目标优化算法进行求解;以某航空齿轮减速器中单级斜齿圆柱齿轮系统为研究对象进行实例分析。结果表明:本文提出的基于6σ稳健设计理论的齿轮传动系统优化模型充分考虑了不确定性因素对优化的影响,具有一定的工程应用价值。     

航空高强度结构钢及不锈钢防护研究与发展

介绍了航空高强度结构钢和不锈钢表面防护研究现状和发展趋势.高强度结构钢表面防护的发展趋势是绿色代镉代铬技术的研究,其中分别以电镀锌-镍合金和高速火焰喷涂技术为代表.不锈钢表面防护则以功能性涂镀层为发展趋势,并随着高强度不锈钢的出现,有与高强度结构钢采取共同防护技术的趋势.     

面齿轮副啮合性能预控方法及试验

为了提高面齿轮副的啮合性能,根据面齿轮的磨削加工过程和配对圆柱齿轮的三维拓扑修形原理,推导了面齿轮副的三维拓扑修形齿面方程,分析了5种修形因数对面齿轮副啮合性能的影响,提出了通过优化修形因数实现面齿轮副啮合性能的预控,通过试验验证了三维拓扑修形理论的正确性.研究结果表明:齿廓修形因数是主要的预控参变量,对接触区域沿齿高方向的宽度有明显影响.齿向修形抛物线因数影响接触区沿齿长方向宽度,两者取值的不同能显著影响接触迹线的倾斜程度和接触区域的形状和面积.通过齿面三维拓扑修形,能有效预控齿面的接触区域和传动误差,降低面齿轮副对安装误差的敏感性.     

弧齿锥齿轮激励研齿的动态研磨分析与试验

建立了包含齿侧间隙、传动误差和时变啮合刚度等因素的10自由度弧齿锥齿轮研齿系统的动力学模型,针对普通研齿的不足之处,提出了激励研齿加工方法,对普通研齿和激励研齿动态位移响应和动态研磨力进行了对比分析,结果表明激励研齿方法使工作齿面和非工作齿面同时得到研磨,增加了研齿时的动态研磨力.超声激励下的弧齿锥齿轮研齿试验表明激励研齿方法能提高研齿的效率,提高齿形精度,改善齿面质量和轮齿啮合特性.      

高重合度外啮合齿轮齿根弯曲应力计算方法

针对高重合度外啮合直齿圆柱齿轮副,对其齿根弯曲应力计算方法进行了研究.计算了高重合度齿轮的轮齿变形和刚度,对单个轮齿承受的载荷进行了研究,给出了高重合度齿轮齿间载荷分配率的定义和计算方法.以高重合度齿轮的双齿啮合界点作为计算载荷的加载点,给出了高重合度齿轮齿根过渡曲线30°切线位置危险截面的双齿啮合区界点的齿形系数和应力集中系数计算方法,获得了齿根危险截面弯曲应力的计算公式;采用CL 100齿轮试验机,设计了不同重合度的外啮合齿轮副,测量了其齿根的弯曲应力数值,试验结果表明:在高载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于7.85%,从动轮的计算误差小于9.8%;低载荷下主动轮的齿根弯曲应力理论计算误差小于24.1%,从动轮的计算误差小于19%.      

构造拓扑修形齿面的面齿轮传动主动设计

为了改善加工参数较少的面齿轮传动的啮合性能,提出了用给定的啮合性能对面齿轮和小齿轮齿面进行拓扑修形设计的方法.面齿轮用插齿法加工,面齿轮与插齿刀的转角关系由预设的传动误差确定,由此确定面齿轮的拓扑修形齿面.然后用接触路径的位置及其方向和接触椭圆的大小构造小齿轮的拓扑修形齿面,该齿面用共轭点接触法磨齿加工,建立了小齿轮拓扑修形齿面与加工参数之间的线性方程.结果表明:齿面接触分析(TCA)获得的传动误差、接触路径与预设的传动误差、接触路径相同,TCA仿真的椭圆长度与预设椭圆长度相差范围为0.175 2~1.16mm.     

含有面齿轮的传动系统动态响应特性研究

建立了直升机主减速器中含面齿轮的传动系统动力学模型,分析了直升机前飞和悬停飞行状态下旋翼对传动系统的激励形式,求解了两种飞行状态下面齿轮与小齿轮间动载系数随时间变化的历程,研究了小齿轮在浮动安装和固定安装两种条件下面齿轮与小齿轮间动载系数幅值随无量纲旋翼激振频率变化的情况.该工作对将来国内开展含有面齿轮的直升机主减速器的研制工作具有理论和实用意义.      

航空弧齿锥齿轮副风阻功率损失分析与优化

基于CFD理论,利用Fluent求解软件,借助超级计算机强大的并行运算能力对航空弧齿锥齿轮副风阻功率损失进行仿真计算。采用局部综合法建立弧齿锥齿轮副三维模型,选用RNG k-ε湍流模型,考虑平均流动中的旋流流动情况,与标准k-ε模型相比,RNG通过修正湍流黏度并很好地处理了高应变率以及流线弯曲程度较大的流动。齿轮边界运动通过UDF(user-defined functions)函数驱动,同时采用动网格模拟流场形状由于边界运动而随时间改变问题。最后得出无挡风罩和不同挡风罩配置下的齿轮副风阻功率损失,证实了合理安装挡风罩能够有效降低齿轮风阻损失,并分析多组仿真实验间的减速器内流场压力、速度、湍流动能云图变化,得出了最优化的挡风罩配置,以求最小化风阻功率损失,文中减阻效果最好的挡风罩能降低55.3%的齿轮风阻损失,此时挡风罩间隙为1 mm,为工程实际应用挡风罩的设计提供了参考。     

平面刀具加工面齿轮的理论分析

采用平面刀具加工面齿轮可提高刀具的通用性和降低设计制造成本.首先在对格林森方法仿真的基础上指出仅用高阶滚比是不能获得理想齿面的.然后提出了附加运动,通过这个附加运动与高阶滚比刀具在运动中可以实现虚拟渐开线的精确模拟.其三提出了确定高阶滚比、附加运动多项式系数的方法.其四建立了平面刀具的产形面和平面刀具加工的面齿轮的数学模型.最后进行了滚比与运动规律、轮齿接触分析等数值仿真,结果表明:算例中的最大齿面误差为-1.05mm,接触路径倾斜,接触椭圆长度为11.2mm,传动误差约为0″,被加工面齿轮与标准小轮的啮合表现出良好的“准共轭”特性.因此这种可粗切,亦可精磨的加工方法具备良好的可行性与实用性.