基于微凸体相互作用效应的机械结合部动态特性研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuzheng80927
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
机床及大部分复杂机械设备都是由大量的具有不同功能的机械零件组成,各个零部件表面之间通过不同的连接形式构成了各种机械结合面,对结合面接触特性的研究是分析、优化整机动态特性的重要理论基础。同时,考虑到设计理念、加工工艺及机械工况等条件的不同,结合面动态特性的影响因素及其作用机理繁多且复杂,这些因素间又相互影响,导致了结合面动态特性难以预测、接触特性作用机理不明确等问题。因此,如何从理论上建立准确的结合面接触模型,进而揭示机械结合面接触特性的作用机理与其动态特性影响因素对于改善整机动态特性、提高整机性能有着重要意义。本课题结合分形几何理论和赫兹接触理论,在经典接触模型的基础上,考虑了微凸体相互作用对结合面动态特性的影响,建立了受载结合部的接触载荷模型,推导了结合面法向接触刚度的表达式。通过仿真与实验研究,探究了结合面法向接触刚度的影响因素及相关作用机理。从理论上探究了含油结合部的接触特性,并根据仿真及实验结果讨论了液体介质对机械结合部动态特性的改善作用。实验证明本课题中所提出的考虑微凸体作用的分形接触模型更加符合实际的刚度-载荷变化关系。课题中的主要研究内容包括:(1)针对机械结合部在承受中、高载荷时接触特性难以预测的问题,建立了考虑微凸体相互作用影响的分形接触模型,求解了结合面法向载荷和微凸体接触面积的变化关系,根据载荷变形关系建立了接触刚度模型。并基于结构函数法研究了粗糙面表面形貌对结合部动态特性的影响。(2)考虑到结合面的动态特性无法直接验证和测试,设计制作了一种导轨滑块实验台用于测试典型机械结合部的动态特性。通过锤击实验测试了各子结构的频响函数,并根据等效单自由度系统辨识方法对结合部动力学参数进行了识别。分析研究了模型的预测准确性及误差产生原因。(3)探究了含油结合部的接触特性,分别从固体接触部分和液体接触部分的角度对含油机械结合部的动态特性进行了理论与实验分析。在考虑微凸体的相互作用影响因素后,结合平均流动的广义雷诺方程得出了含油结合部的接触刚度、接触阻尼表达式。基于仿真计算讨论了含油结合部动态特性的影响因素。(4)鉴于小载荷时粗糙面表面微凸体的相互作用影响并不明显,引入域扩展因子的概念,对实际接触面积和微接触截面积进行了区分。建立了综合考虑域扩展因子与微凸体相互作用影响的接触模型,并对理论预测结果与实验测试辨识结果进行了进一步地对比分析。
其他文献
石墨烯具有特殊的二维平面蜂窝状结构和优异的性能,被视为具有战略性意义的高强新型材料,在许多领域极具应用价值,是目前生物、化学、物理、材料等领域的研究热点之一。作为石墨烯的衍生物氧化石墨烯,因其比表面大、水溶性好、力学性能优异等特点,也成为了纳米材料等领域的高热度研究对象。然而,在现代工业化技术制备石墨烯和氧化石墨烯过程中,会不可避免的出现一些结构上的缺陷(如裂纹、空洞等)。这些本征缺陷或者通过外引
滚珠丝杠副作为数控机床、精密仪器、航空飞机、船舶工业、兵器工业等的关键传动部件,其性能对整体机械的综合性能影响巨大。尤其近年来随着现代装备制造业的迅猛发展,高速、高精、高效的发展方向和智能化、自动化的发展趋势对其滚珠丝杠副的精度、动态性能提出了更高的要求。高速化、重载化必然带来高温升、高磨损、振动噪声,而摩擦磨损是造成温升高和磨损、振动噪声、寿命低的根本原因,因此研究滚珠丝杠副的摩擦、磨损、热特性
旋转机械作为国家工业领域中的核心设备,如航空发动机、大型空气压缩机、汽轮机等等,其应用范围涉及到国防、民用、商用等领域。对于旋转机械而言,其核心部件转子系统在运行过程中往往存在振动过大的问题,进而产生巨大的噪声、轴承破坏等严重现象。而共振现象对于旋转机械的破坏更为严重,当旋转机械在过共振频率时振幅会急剧增大,因此降低或抑制共振时的振动具有重要意义。吸振器作为一种常见的降低共振振幅的结构,虽然可以减
高炉是钢铁生产的重要设备,新建或大修高炉的烘炉及炉缸的侵蚀是限制高炉寿命的主要因素。目前,国内高炉烘炉设计往往依靠经验且缺少科学的理论数据支持,导致了高炉投产后炉缸侵蚀加快进而限制了高炉服役寿命;鉴于此:本文测定了炉缸填料层捣打料热物性与力学性能参数,推导了准确的对流换热系数表达式,探讨了不同因素对烘炉的影响并对炉缸进行了热应力分析计算,提出了一种具有通用性的烘炉传热计算模型和分析方法。具体内容如
齿轮作为机械传动过程的重要部件,其性能直接决定传动系统的长寿稳定运行。与传统渐开线外啮合齿轮凸-凸啮合接触形态不同,高阶密切齿轮齿轮是最新发展的一种实现凸-凹共轭啮合的齿轮构型方法。该新型齿轮将切触概念运用到齿轮接触啮合中,可以有效解决渐开线齿轮在接触过程中产生过大接触应力的不足,进而降低齿轮传动接触强度,提高传动系统工作寿命。本文在密切接触理论的基础上,阐述了四段渐开线构造高阶密切齿轮的步骤和方
磁流变抛光是一种新颖的柔性抛光技术,主要应用于光学微纳加工领域,相比于传统加工方法,它可产生纳米级表面粗糙度,且去除率高、抛光效果好,因此受到学界与工程界的广泛重视。对于磁流变抛光装置,其运动参数、工艺参数对抛光效果有着较大的影响。轮式、斜轴式、集群式等抛光装置是较为常见的,论文针对一种具有组合运动特点的新型往复式磁流变抛光装置,对其运动参数、工艺参数对抛光效果的影响进行系统性地研究,主要研究工作
随着高炉炼铁技术的进步,提高高炉的使用效率、延长高炉寿命并降低炼铁成本受到广泛的关注并成为了重要的研究内容。从我国现有高炉使用寿命情况来看,冷却装置的应用可以显著的提升高炉的使用寿命。根据以往的经验,在工程计算中,对冷却壁的传热计算中通常使用工程经验公式来计算水与水管之间的对流换热系数。对流换热系数的经验公式是一元一次方程,适用于管内冷却水为中低速紊流状态范围。高炉烘炉过程中为保证填料层达到固化温
本课题来源于西安诺博尔稀贵金属材料有限公司,属于自主化核电站堆芯关键材料国产化项目,该项目要求研制一台六辊数控高精度管材矫直机。目前,应用于航空、航天设备,用来运输气体和液体颜料的新材料薄壁管材被广泛应用。现有的矫直设备在矫直薄壁管材的过程中,存在矫直盲区即不能全长矫直的现象。同时,由于矫直精度达不到生产要求而导致薄壁管材的废品率也相对较高。为了解决以上问题,西安诺博尔稀贵金属材料有限公司委托我们
本文提出一种新型锥蜗杆传动装置,即非正交锥面包络锥蜗杆副,其包络锥蜗杆的螺旋面是由锥面砂轮磨削而成。本文主要研究了非正交锥面包络锥蜗杆副的啮合理论,并分析了设计参数及工艺参数对非正交锥面包络锥蜗杆传动啮合性能的影响。论文的主要研究内容包括:(1)推导出包络锥蜗杆螺旋面的方程,锥面包络锥蜗杆切齿的啮合函数、啮合特性参数;求解出锥蜗轮齿面方程,非正交锥面包络锥蜗杆副的啮合函数、啮合特性参数、啮合性能参
有别于以往的包络锥蜗杆与锥蜗轮的线接触啮合,本文研究的是两齿面之间的点接触,即包络锥蜗杆传动的失配。失配可以降低对误差的敏感性,在生产中可大大提高成品率。本文建立了包络锥蜗杆传动失配的数学模型,联立方程组并化简求出未知数,最后通过计算机仿真探究了参数对包络锥蜗杆传动失配啮合性能的影响。本文的主要研究内容如下:(1)建立了失配锥面砂轮包络锥蜗杆和滚刀的数学模型,推导出砂轮产形面的几何参数、砂轮分别包