基于赫兹理论的齿轮副接触应力特性分析

以1对渐开线外啮合圆柱直齿轮副为分析对象，依据赫兹接触理论建立了齿轮副的线性坐标参数和赫兹应力模型，推导出了啮合线上任意啮合点处的齿面接触应力计算公式，综合分析了不同传动参数对齿面接触应力的影响，并借助MATLAB的数值分析功能得到不同参数下齿轮副接触应力沿啮合线的分布特性图。结果表明：增大模数、变位系数、压力角或者降低转矩可在一定程度上降低齿面接触应力，可为提高齿轮副接触疲劳强度和使用寿命提供理论依据。     

新型圆弧齿同步带基础理论的研究

本文以同步带传动中的带齿与轮齿变形协调关系为基础,对新型圆弧齿同步带的带齿齿根弯曲强度和齿面接触强度进行了综合研究,获得了带齿齿根弯曲应力和齿面接触应力计算式。同时推导出带齿刚度与带齿载荷间的关系式,为实际工程的应用奠定了理论基础。     

面齿轮传动齿面几何特征与接触应力关系

研究了点接触面齿轮传动的齿面主曲率与主方向以及面齿轮传动中诱导法曲率的2个主值,探讨了影响齿面曲率及齿面诱导法曲率的因素,仿真分析了齿面的接触应力分布以及主要的几何参数对接触应力的影响。研究结果表明：齿面几何特征对齿轮传动的性能有重要影响,为了降低齿面的接触应力,在面齿轮的传动应用中,应尽量采用较多的齿数、较大的模数、较大的压力角和较小的齿数差。     

新型圆弧齿同步带带轮齿廓修形研究

本文以带齿齿面接触应力均布为目的,以带齿与轮齿变形相应协调为基础,提出新型圆弧齿同步带带轮齿廊修形的计算方法。按这种方法对原有圆弧齿同步带带轮齿廓进行修形,可明显改善其齿面接触应力分布状况和提高带齿承载能力。     

基于Ansys的齿轮接触应力分析

利用Ansys软件对齿轮进行有限元仿真分析,从网格精度和加载方式两方面寻求最佳模型,分析了不同齿宽情况下齿面接触应力与理论结果的误差,为齿轮的优化设计和可靠性设计奠定了坚实的基础。     

单齿对啮合区下界点齿面接触应力的计算与研究

对重合度ε≤2的一对啮合齿轮在整个啮合过程中齿面接触应力的变化过程进行了研究,并根据节点处齿面接触应力公式推导出最大齿面接触应力公式,从而进一步指出了最大齿面接触应力的出现位置和应用场合.     

渐开线直齿圆柱齿轮齿面点蚀机理分析

本文通过对齿面接触应力、摩擦力和润滑油的分析，阐明了齿面点蚀的机理，即渐形线直齿圆柱齿轮齿面点蚀部位发生在节线附近的齿根表面上。     

基于微观修形的某变速器六档传动分析及优化

针对变速器工作过程中齿轮偏载、接触载荷及传递误差过大的问题,在Romax中建立变速器模型并通过试验验证模型的可靠性;以六档齿轮副的接触斑、单位长度载荷、传递误差峰-峰值及最大接触应力为优化目标,基于螺旋线修形与齿廓修形理论提出一种修形方案;修形后接触斑改善、传递误差峰峰值降低、单位接触载荷及最大接触应力降低,且在150 Nm工况下效果最明显,有效改善了轮齿啮合状况,使齿面载荷分布更加均匀,提高了齿轮的传动性能和承载能力。     

塑料齿轮齿面接触应力计算及其变位系数选择

本文在粘弹性材料三参数模型的基础上建立了塑料齿轮接触问题的计算方法。在这种计算方法中还考虑到了温度对塑料性能的影响,并提出了温度-弹性模量—摩擦系数的迭代运算过程。从两个平行轴粘弹性圆柱体的接触问题出发,可以得到一个法向接触和切向接触耦合的积分方程组。对该积分方程组经过数值处理和法向—切向问题的选代运算后,则可以求得塑料齿轮副啮合轮齿的法向接触应力、切向接触应力和接触区宽度。进而,本文又提出了以降低接触区最大剪应力为目标函数的塑料齿轮副变位系数选择优化方法。     

半环面牵引式无级变速器接触应力分析

在分析半环面无级变速器工作原理的基础上,建立了接触压力的计算公式,以赫兹接触理论为指导,给出了接触应力的计算公式。以某公司的样机为实例,讨论了接接触应力的变化规律、影响因素。研究表明：在轴向力不变的情况下,接触压力和接触应力与接触点的位置有关,接触位置越靠近锥盘轴线,则接触压力和接触应力越大,接触椭圆的长轴越大,接触椭圆的短轴越小;接触应力随环面半径和环腔半径的增大而减小,随半锥角的增大而减小;接触应力对环腔半径的改变敏感度高,对环面半径和半锥角的改变敏感度低;将锥盘与滚轮设计为线接触,可大幅降低接触应力。本文的研究成果可为半环面型无级变速器设计提供理论参考。     

凹坑型仿生形态环块样件接触问题有限元数值模拟

利用ANSYS建立了环块样件接触的实体模型,将齿轮接触问题进行了等效简化;根据ANSYS接触问题的有限元分析方法与仿生学表面形态优化设计技术,在环块样件的接触面区域形成了九种不同分布的凹坑型仿生表面微观形态,完成了光滑环块样件与九种凹坑型仿生形态环块样件接触问题的三维有限元数值模拟,进行了光滑与凹坑型仿生形态环块样件接触应力的对比分析,得出:仿生形态环块样件接触区域接触应力峰值高于光滑样件,但仿生形态环块样件接触区域的平均接触应力值低于光滑形态。     

安装误差对面齿轮传动接触轨迹与 接触应力的影响规律

基于面齿轮传动啮合原理,建立了含安装误差的面齿轮齿面方程,进而得出了面齿轮齿面主曲率及接触应力的计算方法。在此基础上,分别分析了轴向偏移误差、轴交角误差和轴交错误差对面齿轮传动的接触轨迹与接触应力的影响规律。研究结果表明:各项误差条件下,接触应力均从齿顶到齿根逐渐变小;所分析的误差中,轴交角误差与轴交错误差对面齿轮的接触轨迹与接触应力的影响较大,且当轴交角误差为负或轴交错误差为正时,接触应力仿真值均明显高于无误差时的接触应力正常值,因此在安装面齿轮副时,应该严格控制此二项误差的下上偏差。     

残余应力及其表征参数对材料滚动接触性能的影响

为了深入研究残余应力对滚动接触的影响规律,建立了圆柱滚子轴承二维有限元简化模型,在施加不同残余应力的基础上进行弹塑性分析,并对残余应力的表征参数如梯度、大小和深度等进行了影响研究。结果表明：残余压应力能使弹性变形阶段的接触应力和塑性变形阶段的塑性应变下降;等大的残余拉应力则使二者增大更大的比率。通过参数研究发现：残余压应力梯度越小,塑性应变越小,残余拉应力梯度越接近0,塑性应变越小;残余压应力越大,塑性应变越小,残余拉应力越大,塑性应变越大;残余压应力加深一定值能够降低滚动接触塑性应变,从而提高疲劳寿命,残余拉应力的加深则会引起塑性应变和疲劳损伤的增大。     

接触分析法在机械密封中的应用

采用Ansys中的接触分析模块,以涨圈密封工程实例为对象,对密封圈的接触应力状况进行了分析.结果显示接触应力轴向分布为：两边最大,在中间位置附近接触应力达到最小且趋于常数.计算得到的接触应力数值远大于理论计算得到的许用应力值,说明该设计的密封效果是比较好的.当一定的液压施加在密封圈后,接触应力远小于材料的许用应力值,表明在密封过程中材料不会发生疲劳现象.     

钻井泵活塞接触应力分析

活塞的密封性及摩擦磨损等性能都主要和活塞皮碗与缸套内壁间所形成的接触应力有关,因此,接触应力分布规律的研究具有重要的实际意义.利用有限元分析方法,得出了活塞在静态和动态情况下,接触应力的分布规律,同时分析了在改变活塞尺寸和工作压力的情况下,接触应力的分布问题.     

高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

目的：在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性。针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差的问题,本文提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法。 方法：首先基于Frenet-Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过二维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢的问题,本文通过运用变分原理将接触问题转化极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触问题数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,因此二维卷积运算和对应的二维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解。在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用二维快速傅里叶变换（FFT）技术方便快速地计算接触区域弹性变形。 结果：将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值。 结论: 随着数控机床高速高精化发展,具有大螺旋升角的高速滚珠丝杠副应用越来越广泛。由于高速滚珠丝杠副接触区域非对称性大,因此避免采用赫兹接触理论计算所带来的误差也显得越发重要。最小余能原理与赫兹接触理论两种方法计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同。最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度。因此,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性。     

基于RecurDyn的同步带间歇传动的动态性能研究

利用RecurDyn软件建立同步带传动间歇运动的虚拟样机,通过同步带传动虚拟样机模型的动态分析,获得带元位移、速度、加速度和带轮转速曲线等,为进一步研究同步带间歇传动提供了参考.     

斗式提升机输送带的应力分析

斗式提升机工作时,输送带各部位的应力不同。在绕过驱动轮时,带子处于较复杂的应力状态,本文从材料力学的观点出发,分析了输送带“危险点”的应力状态,建立了符合实际情况的强度理论;同时在参数选择、公式使用等方面提出了新的见解。     

Tensioner Vibration and Belt Slipping Behavior Investigation for Damped Serpentine Belt Drive Systems

A nonlinear rotational motion model for n-pulley damped serpentine belt drive systems (SBDSs) was developed.The effects of the belt deflection along the contact arc of pulleys on the belt span tensions were considered.The methods for calculating the tensioner arm vibration and belt slipping on pulleys were introduced.The effects of belt damping on rotational vibration of tensioner arm and belt slipping on pulleys were studied.Numerical solutions for a 3-pulley SBDS indicate that the belt slipping at the steady states should be controlled to avoid belt slipping at transient states.The slip factors tend to decrease when the belt damping increases,and the possibility of the belt slipping can be controlled through adjusting the wrap angles of pulleys and the preload of the tensioner when the design parameters of SBDS remain constant.     

加氢反应器非标八角垫密封性能有限元分析

针对加氢反应器顶部人孔法兰处所使用的非标八角垫, 利用 A n s y s有限元分析软件计算了其密封面 在反应器进行液压试验过程中的接触应力, 分析了各个密封面上的不同接触应力的产生原因。结果表明, 接触应力 在试验压力达到峰值的时刻降至低谷, 垫片内侧两面应力最大点出现在远离垫片中心一侧, 外侧情况则与之相反。 分析所得垫片密封面接触应力的变化规律为同种非标密封结构的分析评定提供了参考依据。