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。     

谐波传动齿啮式输出啮合参数的优化设计

根据谐波传动齿啮式输出刚柔轮齿的啮合特点,建立了一种同时考虑啮合侧隙和啮合效率的齿啮式输出啮合参数优化设计的数学模型。该模型有７个变量、２个目标函数、３个等式约束条件和７个不等式约束条件,优化方法采用罚函数法。文中对优化实例的结果进行了分析,得出了通过适当提高径向变位系数和他齿高可改善轮齿啮合性能的结论。文中提出的理论和方法为齿啮输出式谐波传动的啮合参数设计提供了依据。     

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。通过将啮合齿面划分成多个沿齿宽方向的条形区域来实现不同啮合位置摩擦热流量的加载,得到齿轮稳态温度场分布,并分析了条形区域的数量对温度场的影响。结果表明,当条形区域数量多于50时,温度场基本趋于稳定。     

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。     

多间隙齿轮副系统非线性动力学特性分析

齿侧间隙和支承间隙对齿轮系统非线性动力学特性有重要的影响。首先,建立了齿轮副系统多间隙非线性动力学模型。模型中考虑了时变啮合刚度、静态传动误差、齿侧间隙与支承间隙等因素。然后,对系统方程进行量纲一化。最后,利用数值积分方法对方程进行求解,分析了系统在不同载荷条件下随齿侧间隙、支承间隙与阻尼变化的分岔特性。结果表明:在轻载条件下,系统随齿侧间隙的变化表现出丰富的运动状态,包括单周期、倍周期与混沌运动,而在重载条件下,系统的动力学特性未发生变化,仅振幅增大。同样地,系统的运动状态在重载条件下不随支承间隙的变化而改变;然而,在轻载条件下,当支承间隙增大时,系统处于不同的运动形式。研究结果为齿轮系统参数选取与优化提供理论依据。     

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。     

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。     

蛇腹鳞的结构特点及其摩擦行为

仿蛇机器人可望用于搜救等领域,但已研制的蛇型机器人均存在驱动效率低和越障能力不足等问题.文中用多功能摩擦实验机研究了驱动蛇运动的腹部及腹侧部鳞片的摩擦特性及摩擦行为,并结合体视显微镜等方法研究其表面几何结构特征.结果表明,腹鳞和侧鳞使蛇向后运动时表现的摩擦因数比向前运动要高60%,具有各向异性特性,这种不对称性与鳞片的结构特点和神经信号对腹鳞状态的调节存在直接的关系.生物蛇的腹鳞所表现的高驱动摩擦性能和低摩擦阻力为蛇型机器人仿生"皮肤"的设计提供几何仿生依据.     

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。     

高速向心滚子轴承准动力学分析

本文建立了一个准动力学模型以分析高速滚子轴承的打滑及滚子歪斜现象。模型对轴承轴向采用分片计算方法以解决偏载现象;在计算接触变形时考虑了与油膜厚度的关系;提出了如何判定承载滚子以减小计算量的方法。在大量计算的基础上,分析了轴承间隙、外载荷、转速、内圈倾斜及滚子数等因素对轴承打滑、滚子歪斜及轴承疲劳寿命的影响。其结论对轴承结构设汁有较大参考价值。所编的计算程序可作为实际轴承设计的辅助工具。     

旋转行波超声电机非线性摩擦界面模型

分析了对行波超声电机定子和转子间接触状态，利用间距δ更准确地表征了定、转子间几种不同的接触情况；依据行波作用的特点，利用时空方程间的对应关系，提出了用接触变形角定量地表示定、转子间接触状态的变化情况，讨论了弹性滑动、弹性滞后，特别是stick-slip现象对摩擦界面的影响；改进了传统的线性纯滑动摩擦模型．建立了非线性摩擦界面输出特性仿真分析模型。     

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。     

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。     

提高直升机齿轮传动干运转能力的离子注入技术

根据直升机传动系统干运转能力的要求,用销盘试验机测定了M o离子注入量及润滑条件对齿轮钢12C r2N i4A摩擦副摩擦因数和磨损量的影响。结果表明:M o离子注入对摩擦因数影响很小,但可大大降低磨损率,对增强材料耐磨性有很好的作用。在FZG齿轮试验机上进行了齿轮改性前后的对比试验,结果表明,未改性齿轮干运转30 m in后齿面明显胶合,而改性处理后的齿轮经45 m in干运转试验,齿轮工作良好,齿面光整,仍然可以继续使用,具有很好的干运转性能。     

正交面齿轮啮合点的计算机仿真

给出了点接触面齿轮传动的齿面方程和啮合接触方程,编制了相应的计算机程序,对接触点轨迹进行了仿真;分析了主要传动参数对接触点位置的影响,获得的一些规律可供在工程应用中参考。即刀具和小齿轮齿数差、齿数比、模数对啮合接触点有很大影响:当齿数差由小变大,齿数比从大变小或当模数从大变小时,接触点向面齿轮的小端移动     

考虑实际齿面的功率四分支传动系统动态分析

针对功率四分支传动系统的动态特性,考虑实际齿面的啮合状况,通过采用集中质量法,建立了该系统的弯-扭耦合动力学微分方程,求解得到系统的频域和时域响应,利用齿面承载接触仿真技术(Loaded tooth contact analysis,LTCA)得到时变啮合刚度激励。结果表明:通过真实齿面拟合和LTCA技术的结合,可以得到更准确的齿轮在不同工况和齿面条件下的力学特性;轮齿修形后,可以减小传递误差,改善齿面的接触状况,使系统的动载荷波动明显减小。     

Friction Behavior on Contact Interface of Linear Ultrasonic Motor with Hard Contact Materials

How to improve the efficiency of the linear ultrasonic motor with hard contact materials(HLUSM)or the precision motion stage driven by HLUSM,becomes a hot issue.Analysis and testing of friction behavior on the contact interface of HLUSM is one of the key issues.Under the action of ultrasonic vibration and impact,the friction behavior on contact interface is very complex due to micro-amplitude and high frequency.Moreover,it is difficult to observe and test it.Focusing on the frictional behavior on the interface of HLUSM,a new method,through testing the vibration of the driving tips(scanning vibrometer PSV-400-3D)and the motion of the slider(displacement sensor LK-G30),respectively,is proposed.Then,take the HLUSM as an example,theoretical analyses and experiments are carried out.Theoretical analysis shows that the average speed of the slider should be 600 mm/s when there is no slippage between the stator and slider during the contact process.Experimental results show that the average speed of the slider is about 390mm/s.At the same time,the tangential vibration speed of the driving tip of HLUSM is larger than 600 mm/s.Therefore,there must be slippage between the stator and slider of HLUSM.Further experimental results show that the maximum efficiency is less than 10%.The slippage on the contact interface should be the main reason for the low efficiency of HLUSM.     

基于单相机光场PIV的逆压湍流边界层测量

作为一种新兴的体三维粒子图像测速技术,光场单相机三维粒子图像测速技术（Single-Camera Light-Field Particle Image Velocimetry,LF-PIV）能够仅用单个相机获得三维速度场,其结果已在许多复杂三维流动测量中得到验证。LF-PIV的优势主要在于其紧凑简便的硬件设备以及对光学窗口较宽松的要求。应用LF-PIV技术对一个自相似的逆压湍流边界层（Adverse Pressure Gradient Turbulent Boundary Layer,APG-TBL）进行测量,该实验在澳大利亚莫纳什大学（Monash University）航空航天与燃烧湍流研究实验室（Laboratory for Turbulence Research in Aerospace and Combustion,LTRAC）水洞中完成。实验对远、近壁面测量所得到的各600组瞬态三维流场数据进行分析验证,并与相同工况下的2D-PIV实验结果对比,证明基于DRT-MART重构技术的LF-PIV能够进行基本的湍流边界层测量。     

基于环形LC单元的新型连接方式及其在平面EMI滤波器中的应用

LC单元是指"感容"集成的模块,是组成EMI滤波器的重要元件之一。理想情况下,LC单元由双面螺旋线构成。基于环形LC单元的不同连接方式,提出了一种新型结构———完成共模电感和差模电容的集成。本文建立了LC单元的等效模型,并在此基础上分析了该结构在差、共模电流作用下的参数模型。实验和理论研究表明,所提出的模块能有效增大共模电感值。