齿轮接触疲劳理论研究进展

随着航空、风电、重载车辆等装备对齿轮传动功率密度、承载能力、疲劳寿命要求的提高,以微点蚀、点蚀、深层齿面断裂等多种形式存在的齿轮接触疲劳失效成为限制现代齿轮及装备服役性能与可靠性的重要瓶颈.通过调研国内外相关研究现状,描述了齿轮接触疲劳失效模式,归纳了现有齿轮接触疲劳理论与寿命预测方法,介绍了连续损伤理论、微结构力学理...     

夹杂物随机分布特征对齿轮接触疲劳性能的影响研究

齿轮材料中存在非金属夹杂物会显著降低齿轮的接触疲劳强度,其作用机理研究可为生产质量的控制和服役性能的评价提供重要指导。为此,建立了含随机分布非金属夹杂物的齿轮副有限元接触分析模型,并基于Brown-Miller多轴疲劳准则研究了夹杂物分布特征对齿轮接触疲劳性能的影响,预测了3种不同可靠度下的齿轮接触疲劳R-S-N曲线。结果表明,次表面夹杂物的存在,尤其是夹杂物的聚集,会产生相当大的应力集中,并造成接触疲劳寿命的显著降低;最小疲劳寿命深度主要位于0.35bH到0.75bH的范围内,其统计分布与对数正态函数的符合度最高,其次为三参数威布尔分布函数;接触疲劳寿命较好地符合三参数威布尔分布。     

齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势

齿轮弯曲疲劳性能是现代齿轮传动的关键设计指标,也是影响高端齿轮装备服役性能和可靠性的关键因素。尽管齿轮弯曲疲劳研究取得显著进展,但由于基础数据建设、抗疲劳制造、主动设计方法等方面与国外先进水平存在差距,限制了我国高性能齿轮传动产品性能。结合文献调研、行业交流与课题研究经验,详述了齿轮弯曲疲劳的研究进展与发展趋势,重点介绍了齿轮弯曲疲劳的失效机理、理论分析、试验技术、承载能力、影响因素等内容,归纳了提升齿轮弯曲疲劳性能的有效措施,期望推动我国齿轮抗疲劳技术的发展与应用。     

基于摩擦热流-滞后热通量多热源的塑料齿轮啮合温度研究

啮合温度影响塑料齿轮服役过程中的疲劳、磨损、噪声等服役行为,在塑料齿轮的力学响应和性能预测时不可忽略.为预测塑料齿轮的啮合温度,考虑聚甲醛(POM)材料的温度-模量效应和摩擦热流-滞后热通量多热源效应,建立了塑料齿轮啮合温度场有限元数值模型.基于POM齿轮副热黏弹接触分析,获取摩擦热流和滞后热通量作为热源;通过啮合温度与材料弹性模量耦合迭代,获取考虑温度-模量效应后的齿轮稳态啮合温度和齿面闪温.稳态啮合温度和闪温分析结果分别与试验和Blok理论结果吻合良好.研究结果表明,干运行条件下滞后生热温升对稳态啮合温度影响较小,摩擦生热温升是塑料齿轮稳态啮合温度的主要组成部分.     

润滑和载荷状态对聚甲醛齿轮服役性能的影响

基于齿轮耐久性能试验台开展了一系列干接触/油润滑下POM(聚甲醛)-POM齿轮副承载能力试验,并测量了服役过程中的轮齿温度、磨损量、齿廓精度和齿面形貌。试验发现,POM齿轮失效形式与载荷和润滑方式有关。通过对齿面微观形貌和磨屑表征,确认干接触下POM齿轮主要磨损模式为黏着磨损与磨粒磨损,而油润滑下POM齿轮失效形式为接触疲劳失效。由于润滑油减少了齿面摩擦,降低了运行温度,延缓了齿面劣化程度,因此POM齿轮在油润滑下的承载能力明显提高。     

渗碳与喷丸复合处理对18Cr2Ni4WA钢表面完整性及疲劳性能的影响

为提高18Cr2Ni4WA钢齿轮的服役性能,研究了渗碳与喷丸强化复合处理对18Cr2Ni4WA钢表面完整性及常规疲劳和接触疲劳性能的影响规律。利用X射线应力仪、粗糙度仪、扫描电子显微镜、显微硬度计等测试和分析了表面组织结构、残余应力场、表面粗糙度、表面形态特征及表面加工硬化作用。结果表明:合理的喷丸强化工艺与渗碳复合处理能够显著提高18Cr2Ni4WA齿轮钢的旋弯弯曲疲劳性能和接触疲劳性能,但并不是喷丸强度越高,疲劳性能越好,而是存在较佳的喷丸强化参数,此条件下可获得良好的表面完整性,因而常规机械疲劳抗力和接触疲劳抗力均可协调提高。过高强度的喷丸处理会破坏渗碳钢的表面完整性,不利于疲劳性能。此外,复合改性对常规疲劳行为和接触疲劳行为的影响规律有所不同,此归于二者失效机制及控制因素的差异。     

残余应力对齿轮弯曲疲劳的量化影响研究

随着风电、高铁、掘进等高端装备对齿轮功率密度、服役寿命等要求的提高,齿轮的弯曲疲劳问题日益显著。为提升齿轮弯曲疲劳性能,通过渗碳热处理、喷丸强化等工艺为齿轮引入较高的残余压应力已逐渐成为工业界的标配。为揭示残余应力对齿轮弯曲疲劳性能的量化影响,在最大主应变寿命预测准则中引入残余应力影响项,通过弯曲疲劳试验确定最优残余应力影响系数,进而采用新的试验数据验证模型的准确性。基于工程应用出发,引入修正应力的概念统一不同残余应力状态下的齿轮弯曲应力-寿命(S-N)曲线,研究结果显示,最大主应变准则中,残余应力影响系数取值为0.15时,可实现较高的寿命预测精度,而修正的S-N曲线中,最佳残余应力影响系数为0.25。研究成果可用于工程实际中齿轮弯曲疲劳快速评估。     

卸船机传动系统轮齿微观接触的自组织解析

卸船机传动系统传递的载荷巨大,其轮齿之间的接触表面往往不是完全光滑,其真实的表面实际上是微凸体之间的接触.为了充分考虑粗糙接触表面对摩擦、磨损、润滑、接触区域大小、接触应力分布的影响,需要分析接触问题在微观层面的表现.采用宏观-微观结合的分析方法,对传动系统进行了非线性动力分析;使用自组织的元胞自动机方法建立了传动系统轮齿微观接触的自组织模型,并提出了相应的自组织演化规则;确定了齿轮的宏观动力学行为在微观层面的表现,探求了齿轮微接触磨损及疲劳破坏的微观机理;最后给出了传动系统齿轮微观接触的自组织算例.     

某型航空发动机涡轮叶片服役微观损伤研究

涡轮叶片是航空发动机工作条件最为恶劣的热端部件,其工作性能的优劣决定着整机能否高效、安全、可靠工作。涡轮叶片在服役过程中不可避免地形成各类损伤,由于涡轮叶片制造复杂、造价昂贵,因此对涡轮叶片的服役损伤进行分析和梳理,使涡轮叶片得到安全可靠且充分有效的使用,具有重要的经济价值。利用金相观察、SEM分析和EDS分析等方法对某型航空发动机第一级高压涡轮叶片在服役过程中产生的微观损伤进行分析。结果表明该型航空发动机涡轮叶片的微观损伤以强化相的粗化和筏化为主。以此为基础建立了一套以强化相尺寸为指标的涡轮叶片服役微观损伤表征方法。对服役涡轮叶片开展了硬度测试试验,结果发现随着微观组织的退化,叶片各个部位的维氏硬度出现不同程度的下降。随后,对热暴露预损伤涡轮叶片材料薄壁试样在850℃/810MPa考核条件下开展了低周疲劳试验。结果表明随着微观组织的退化,合金的低周疲劳性能出现了不同程度的下降,说明服役微观损伤降低了涡轮叶片材料的抗疲劳性能。     

车辆渗碳齿轮钢热处理质量及其控制

众所周知，齿轮是汽车、拖拉机等车辆中的关键零件，要求齿轮既具有优良的耐磨性，又要具备高的抗接触疲劳和抗弯曲疲劳性能。齿轮质量的优劣直接关系到整个车辆的使用寿命，而材料和热处理质量则是保证齿轮使用性能和可靠性的基础，同时也是改善齿轮加工性能、提高生产效率的重要途径。     

基于ASP的VPDM系统研究

分析了虚拟企业对虚拟产品数据管理（VPDM）的需求，结合ASP模式的先进实施理念，提出了基于ASP模式的VPDM系统概念；分析了VPDM与传统PDM之间的区别；并基于B／W／D三段式结构，阐述了基于ASP模式的VPDM体系结构；最后讨论实现该系统的方法和一些关键技术。     

基于MATLAB仿真的SVPWM技术研究

为了给交流异步电机伺服系统提供必要的设计数据,根据SVPWM的基本原理和实现算法,基于MATLAB/Simulink平台搭建了SVPWM仿真模型,将该模型应用到异步电机的矢量控制系统中进行了仿真。结果表明,SVPWM控制方式提高了整个系统运行的稳定性和可靠性。     

管路液力冲击的解析研究

分析阀门开闭引起管路液力冲击的机理,计算换向阀换向时管路实际压力冲击突变值及换向阀阀芯所受液动力并进行实验验证。     

基于插值法的计量泵流量控制算法研究

针对目前国产计量泵实际流量显示不直观、计量精度低等问题,分别用分段插值、拉格朗日插值、牛顿插值、三次样条插值4种算法,对不同压力下多种型号的计量泵实际流量和频率之间的关系进行了理论研究,并用线性回归分析法对所得计算结果进行了分析。分析结果表明,分段插值算法所得标准误差最小,残差图中的离散性最明显,置信区间最小,更真实的反映了实际流量和频率的关系,可大大提高计量泵的计量精度,适合用作计量泵控制器流量控制算法。     

基于PKI技术的PMI的研究与实现

身份认证和权限管理是网络安全的两个核心内容。研发了一个基于公共密钥基础设施技术的权限管理基础设施系统。提出了一个基于属性证书和条件化的基于角色的访问控制、进行权限管理的权限管理基础设施访问控制模型,提供了属性证书的两种提交方式,即“推”模式和“拉”模式,并在此模型的基础上给出了该系统的实现,最后给出了该系统的一个应用实例。实践证明,该系统提供了一个较好的解决方案和实现,基本上能够满足大型应用(上百万用户)的用户需求。     

电火花成形机床微细加工相关探索

首先简要介绍了电火花微细加工目前的发展状况。并概括地分析了商品电火花成形机用于微细加工所具有的一些特殊优势。最后通过微轴的加工实例来证实其进行实用微细加工的可行性。     

基于ADAMS的急回机构的研究

ADAMS软件在分析复杂机构的运动学和动力学方面有着强大的功能.以一急回机构为例,运用ADAMS建立了机构的模型并对其进行了仿真分析,提出了应用仿真技术对平面机构进行运动分析的方法,在理论和实践上具有非常重要的意义.     

基于形态学的边缘检测研究

针对传统形态学边缘检测算子的局限性及适用范围,提出一种新的基于数学形态学的边缘检测方法,该方法在传统的形态学边缘检测算子上加以改进,是一种多尺度多结构元素相结合的形态学边缘检测方法.通过对实验图像的分析表明,在有效取得图像边缘的同时,对椒盐噪声和高斯噪声都有很好的抑制作用,是一种较好的改进算法,具有一定的实用性.     

基于AutoCAD平台的参数化设计的研究

在机械产品设计过程中,机械零部件的结构和形状往往是相同或者是相似的,繁琐重复的设计计算和图纸绘制,降低了设计效率。本文以齿轮设计为例,研究了AutoCAD平台下参数化设计程序实现的方法,并通过ActiveX Automation开发方法,利用参数化设计技术,实现在设计过程中,只需通过修改少量参数,就可以重新由计算机自动生成新的设计图纸。     

基于多媒体视频判读技术的探讨

本文针对电视测量系统在特殊情况下的测量结果的不足,提出一种作为事后处理的新型的视频判读方法。它充分利用多媒体技术,把光测设备的测量信息实时记录于计算机的硬盘(或磁带)中,事后, 完成视频图象自动处理及判读。这种新型的视频判读系统,与传统的胶片判读相比,结构简单,操作使用方便,它将取代摄影判读,促进电视测量技术的进步,有广阔的应用前景。