精密齿轮传动RV减速器研究现状

RV减速器因具有传动精度高、回差小和寿命长等优点,被广泛应用于精密机械系统中。梳理了国内外RV减速器的研究现状,展示了RV减速器传动误差、回差、扭转刚度、磨损寿命和加工工艺方面研究成果,分析对比国内外现阶段RV减速器产品性能,发现国产产品在精度保持性和产品一致性方面与国外仍存在差距。最后从研究层面对国内RV减速器的发展提出了针对性建议。     

RV减速器柔性因素对动态传动误差影响分析

为研究RV减速器柔性因素对传动精度的影响,以BX40E减速器为研究对象,综合考虑支承弹性变形及齿轮接触弹性变形对系统动态传动精度的影响,建立多自由度RV减速器动力学模型,提取系统的动态响应;探究变载、变速条件下各级传动接触及支承变形对动态传动误差的贡献量,量化分析BX40E减速器传动误差对各柔性因素的灵敏度。结果表明：动态传动误差随负载增加而增加,输出转速平稳性随负载和转速增加而下降;二级传动的接触变形对减速器传动误差贡献最大,柔性支承贡献次之;传动误差对“摆线齿轮-曲拐”处及“行星架-曲柄轴”处支承刚度的敏感度高于其他支承处,对二级齿轮接触刚度的敏感度高于一级传动。     

类金刚石膜超低摩擦行为的研究进展

近年来,高硬度、低摩擦、高耐磨性的类金刚石(Diamond like carbon,DLC)膜引起了国内外学术界和工业界极大的研究兴趣,尤其是它的超低摩擦行为。首先从宏观和微观角度分析了DLC膜超低摩擦的起源,研究发现DLC膜的微观结构和测试环境是影响DLC膜实现超低摩擦的主要因素,而DLC膜的微观结构由其制备工艺决定。然后系统讨论了制备工艺(包括制备方法、反应气源、掺杂元素和基体材料等)和测试环境(包括真空与干燥惰性气体环境、潮湿环境、高温环境、载荷和滑动速度等)对DLC膜超低摩擦行为的影响规律。最后归纳分析了目前对DLC膜超低摩擦机理的几种解释,指出DLC膜作为超低摩擦材料仍需解决的问题及未来的研究趋势。     

类金刚石碳膜高温摩擦学性能的研究进展

航空、航天、核能等高尖端技术迫切要求使用耐高温、耐磨、低摩擦的固体润滑涂层以保护金属零部件的表面,增加发动机、推进器等航空、航天等领域关键零部件的工作效率、输出功率和使用寿命。上世纪80年代国际摩擦学界根据工业和国防的需要将高温润滑涂层和耐磨材料定为摩擦学学科发展的重要研究方向之一。本文综述了近年来国内外高温工况条件下类金刚石碳膜的摩擦学性能研究成果,总结了类金刚石碳膜在高温环境下的摩擦学性能及其影响因素规律,阐述了类金刚石碳膜高温摩擦学行为的分析方法,提出了类金刚石碳膜高温摩擦学性能研究中存在的问题和未来发展的研究方向。     

TiNi形状记忆合金低速冲击性能的数值模拟

采用有限元法数值模拟了TiNi形状记忆合金(SMA)的低速冲击性能。考察马氏体相变过程中不同伪弹性模量和弹性应变极限对TiNi合金低速冲击性能的影响。结果表明,随着冲击速度的增加,4种材料的最大接触载荷和位移量都呈线性增加趋势;冲击速度相同时,3种不同伪弹性模量TiNi合金试样的最大接触载荷和位移量近似相等且都低于45#钢,TiNi合金试样产生的最大Von Mises应力和最大塑性应变都低于45#钢;超弹性模量为2.9GPa的TiNi合金产生的最大Von Mises应力和最大塑性应变均最低。TiNi形状记忆合金较低的超弹性模量和较大的弹性应变极限能够减小冲击过程中的最大Von Mises应力,抑制高塑性应变的产生并使塑性变形区域减小,从而提高TiNi合金的抗冲击性能。     

均匀设计法在聚醚醚酮复合材料摩擦学特性试验中的应用研究

采用均匀设计法设计了CF/SiO2/PTFE/PEEK复合材料,并模压成型;在摩擦磨损试验机上研究了PEEK复合材料的摩擦学特性,应用回归分析法对其摩擦学特性试验数据进行了分析,得到了摩擦学特性参数的回归公式。结果表明,均匀设计法应用于PEEK复合材料的摩擦学特性研究是可行的,能有效预测复合材料的摩擦学特性参数,回归分析结果与复合材料的摩擦磨损试验数据相吻合。     

304不锈钢纳米晶粒表层液体氮碳共渗后的结构和力学性能

采用表面机械研磨处理(SMAT)在304不锈钢表面形成纳米晶粒表层,对粗晶粒和表面纳米化的304不锈钢试样采用一种较为环保的新型介质在450℃进行氮碳共渗(分别标记为CG-NC和SNC-NC试样)。结果表明,氮碳共渗的两种试样表面光滑,表层主要由含氮的S相组成,但SNC-NC试样仍保留纳米晶粒的表面结构。SNC-NC试样的氮原子扩散深度(13.3μm)、硬度(1040 HV0.05)和耐磨性都高于CG-NC试样(8.2μm,780 HV0.05)。     

工况参数对类金刚石膜摩擦学性能的影响

采用非平衡磁控溅射技术在高速钢基体上以C2H2为反应气源制备了含氢类金刚石(DLC)膜.使用激光拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪和原子力显微镜分析和观察了DLC膜的微观结构及表面形貌,结果表明:DLC膜表面由纳米级别的圆形颗粒堆积而成,其结构呈现出DLC的典型Raman光谱特征,薄膜中的碳元素主要以sp2C键、sp3C键和C-O键的形式存在.以G Cr15钢球为摩擦配副,在球盘式摩擦磨损试验机上考察了DLC膜在大气干摩擦条件下的摩擦学性能.实验结果发现:在摩擦初始阶段,DLC膜的摩擦系数从实验开始到达峰值的时间随着载荷和速度的增大都是减少的;而在摩擦稳定阶段,DLC膜的平均摩擦系数随着载荷和速度的增大先减小后增大;速度对DLC膜摩擦系数的影响比载荷更加显著.用扫描电子显微镜观察了磨痕形貌并分析了磨损机理:DLC膜的磨损特征主要为以犁沟现象为主的粘着磨损.随着速度的增加,磨痕表面犁沟现象变弱;而随着载荷的增加,磨损表面的犁沟现象变明显.     

沟槽型织构化火箭橇滑块磨损行为的有限元模拟

火箭橇系统的服役工况条件直接导致火箭橇滑块磨损,而滑块的磨损严重威胁着火箭橇系统的可靠运行和长寿命服役安全,更是制约火箭橇系统发展和应用的主要技术瓶颈。因束缚于极端服役工况条件和高昂的试验成本,以及仅通过二维模型或只考虑局部碰撞变形的模拟仿真,尚且未能克服这一问题。根据Archard磨损理论、非线性自适应几何更新和弹塑性变形等有限元分析方法及表面织构技术,建立由0Cr18Ni9Ti不锈钢滑块和U71Mn钢轨钢滑轨组成的有限元三维磨损模型,并分别对火箭橇滑块光滑表面、沟槽型织构化表面进行磨损仿真,揭示滑块磨损过程中接触面磨损、Von-mises等效应力以及接触压力等接触特征的变化。结果表明：沟槽型织构能够显著影响滑块磨损,织构密度增加促进了接触面均匀磨损,使得应力分布均匀、梯度变化平稳,缓解了应力集中,避免了长时间的剧烈磨损;接触压力也随织构密度的增加而增加,使得接触面与目标面接触紧密、间隙更小,可有效避免磨粒或磨屑引起的三体磨损。有限元模拟表明,通过恰当表面设计获得沟槽型表面织构能够显著影响磨损,也可为实现兼具减摩抗磨性与结构可设计性于一体的火箭橇滑块提供技术参考和理论支撑。     

类金刚石膜形态的分子动力学模拟研究

类金刚石膜（Diamond-like carbon，DLC）优异的性能与碳原子sp^2 sp^3杂化密切相关。本文采用分子动力学方法，分别模拟计算了以C原子和CH3原子团为主要沉积物，在不同入射能量下制备无氢DLC膜和含氢DLC膜的动力学过程。研究了所生长成的两类DLC膜的具体形态及s—p杂化特性。揭示了无氢和含氢的两类DLC膜中sp^2与sp^3键的形成与连接结构形式，模拟结果表明：合适的入射能量可获得致密的DLC膜。在中等入射能量下，得到的sp^3键含量的计算结果较好地符合实验结果，体现了理论计算与分析对实验制备的指导意义。