行星齿轮箱太阳轮裂纹故障仿真及实验研究

在动力学仿真软件LMS Virtual. Lab中建立含3个行星轮的单级行星齿轮箱刚柔耦合模型,首次利用CAD Contact Force轮廓识别功能产生与轮齿相应的内部激励,建立了太阳轮齿根裂纹与轮系响应信号的映射关系。正常啮合工况,响应阶次谱中的峰值阶次为各阶理论啮合频率附近能被行星轮通过频率阶次整除的成分;受传感器固定位置的测试方式影响,峰值阶次附近出现关于行星架转频及其谐次的调制边带。太阳轮齿根裂纹工况,响应阶次谱中出现2组新的以太阳轮裂纹故障特征阶次为间隔的共振调制边带,2组调制边带间隔为太阳轮绝对转频阶次与行星轮个数倍行星架转频阶次之差。研究结果表明实验信号与仿真结果相符。     

低载强化对圆柱齿轮残余应力影响的试验研究

以经过表面工艺处理的高强度齿轮单齿弯曲为例,试验研究了疲劳极限以下小载荷强化和疲劳损伤载荷对齿根残余应力的影响.结果表明,经过强化小载荷对反复锻炼后,单齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命还能够得到强化和提高;小载荷的反复锻炼不会影响和破坏齿根表面的残余应力;疲劳极限附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期对齿根的残余应力没有显著影响;屈服强度附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期,齿根的残余应力明显衰减.     

掘进机减速器的虚拟样机仿真研究

在UG中建立掘进机截割减速器的三维简化模型,导入ADAMS中建立掘进机截割减速器虚拟样机模型并进行运动学、动力学仿真。得出不同工况下第一级行星轮所受最大力。利用Nx—Nastran软件及动力学得出第一级行星轮所受最大力对其进行疲劳寿命分析。     

汽车变速箱圆柱齿轮弯曲疲劳p-S-N曲线测定

利用大小两级载荷,对国产某汽车变速箱倒档圆柱齿轮单齿弯曲疲劳强度进行了试验.通过对试验数据的处理,表明该齿轮单齿弯曲对数疲劳寿命在高低载荷级下均呈正态分布,在高低载荷级下的成活率分别与其弯曲疲劳寿命对数之间存在线性函数关系,以及不同成活率下的p S N曲线和齿轮单齿弯曲疲劳极限.为进一步研究齿轮弯曲疲劳强度提供了基本曲线和数据.     

柴油机供油凸轮滚轮接触分析及滚轮母线优化

采用ABAQUS软件对柴油机供油凸轮滚轮机构进行有限元分析仿真,得出凸轮滚轮间接触应力(CPRESS)及等效应力(VON MISES)分布情况。为解决边界应力集中问题,通过Isight优化软件集成ABAQUS软件对滚轮母线进行优化设计,并对优化结果进行有限元仿真分析。分析结果表明:通过对滚轮的母线修形可以减小边界应力集中,提高凸轮滚轮的疲劳寿命。     

轮式挖掘机驱动桥壳疲劳失效分析

驱动桥壳作为轮式挖掘机的重要承载部件,疲劳断裂是其主要的失效方式,应保证其具有足够的使用寿命。针对该问题,对某轮式挖掘机驱动桥壳进行静力学和动力学分析,找出桥壳应力较大的危险区域和模态特性;运用试验测得的载荷谱得到危险区域危险点的应力和位移的动态响应;结合Miner线性损伤累积法和Goodman法对桥壳材料S-N曲线进行修正,对桥壳进行疲劳寿命分析,得到桥壳整体的疲劳寿命和安全系数。结果表明:该桥壳满足使用寿命要求。     

基于应力强度干涉模型的疲劳损伤研究

基于Miner法则,分析了工程上常用的阶梯谱级数对疲劳寿命精度的影响．建立了变换的JS-N曲线与阶梯谱拟合曲线的应力强度干涉数学模型,采用参数求解的数值解析法得到参数,并推导出了疲劳损伤的积分公式．对铁路货车转向架侧架运行36万公里（一个段修期）内分阶段的多次载荷谱测试数据进行分析,得出随着各阶段阶梯谱离散级数的增大,损伤成收敛趋势,寿命预测精度高．采用本文的分析方法,建立了侧架一个段修期的载荷谱概率模型,预测了侧架的寿命及其可靠性．     

某重型载货汽车车架柔性化建模及疲劳分析

针对某重型载货汽车车架局部出现的疲劳寿命问题,通过有限元理论生成车架的模态中性文件,并对车架进行静力分析及强度校核。利用虚拟样机技术,建立考虑车架弹性的整车刚柔耦合模型,并对刚柔耦合整车模型进行随机路面不同速度下的整车动力学仿真,提取车架关键边界载荷谱。利用S-N疲劳设计方法,选用疲劳分析软件nCode Design-Life对车架进行疲劳可靠性分析,得到车架在不同工况以及不同车速下的疲劳寿命结果及损伤位置。结果表明:车架的最小寿命满足行驶要求,并为车架的优化设计提供了理论依据。     

渐开线圆柱齿轮在ANSYS/LS-DYNA中的动态接触分析

渐开线圆柱齿轮被广泛地应用在各个行业领域,诸如制造业、矿山、冶金等等。其轮齿接触状态对齿轮啮合和动力学性能影响很大,研究渐开线圆柱齿轮的动态接触性能有着重要意义。基于显式动力分析有限元软件ANSYS/LS-DYNA,建立了渐开线圆柱齿轮的动态分析模型,并得出随时间变化的齿轮动态接触应力分布。     

不同辐板结构对机车牵引齿轮齿面接触影响分析

将机车牵引齿轮辐板结构分为刚性辐板、薄直辐板和薄斜辐板3种结构,采用Romax仿真软件建立机车驱动系统模型进行了齿面接触分析和加载试验。仿真和试验研究结果表明,不同辐板结构对机车牵引齿轮齿面接触应力有不同影响。刚性辐板结构齿轮受载后由于辐板几乎不变形,齿轮啮合错位量最大,齿面接触应力也最大;直薄辐板结构齿轮受载后,齿轮啮合错位量略小,因此齿面接触应力也略小于刚性辐板结构;而薄斜辐板结构齿轮受载后辐板变形较大,使齿轮啮合错位量在三者中最小,从而显著降低齿面接触应力,提高了齿轮强度和寿命。     

直线振动筛的动力学和疲劳分析

基于Lagrange法建立振动筛系统动力学模型,并求解其响应.利用多体动力学软件对直线振动筛进行运动仿真分析,求出振动筛在激振力作用下的振动位移、速度、加速度及动画直观显示振动筛的运动情况.在此基础上,根据运动学分析载荷,建立振动筛的有限元分析模型并进行静力学和疲劳分析.该方法实现了运动分析、强度分析、疲劳分析的结合,为开发高可靠性、高性能的大型振动筛提供了依据.     

基于刚-柔耦合模型的高速机车齿轮传动系统断齿故障仿真分析

用三维建模软件SOLIDWORKS对DF4B型机车走行部传动系统进行建模,并利用有限元软件ANSYS对故障齿轮进行柔性建模,再将三维模型导入动力学仿真软件ADAMS中,建立刚-柔耦合模型并进行仿真,最后分析了不同测点处的振动仿真结果。结果表明:通过对不同故障齿轮的振动信号进行频谱分析可准确的判断出故障的发生频率及故障的严重程度。通过对同一故障的不同测点进行分析可知振动信号的传递性,从而为状态监测中传感器的布置提供了理论依据。 更多还原     

考虑摆线轮齿距误差的RV减速器转臂轴承寿命评估

针对RV减速器的转臂轴承易失效的问题，课题组以RV 110E减速器为研究对象，对转臂轴承进行受力分析，采用ADAMS软件建立RV减速器多体动力学模型，以Lundberg Palmgren理论为基础，计算转臂轴承的寿命，分析摆线轮齿距误差对转臂轴承寿命的影响规律。研究结果表明：转臂轴承的载荷合力与分力呈周期性变化，同一摆线轮上的转臂轴承承受的载荷大小和周期相同，相位差为120°，转臂轴承承受的最大载荷为8 094.6 N，最小载荷为1 371.2 N；转臂轴承的理论寿命为4 629.0 h，仿真寿命为2 505.6 h；齿距误差值开始值为正时，轴承的载荷力比无误差大，反之则小；齿距误差值越大，转臂轴承的载荷力峰值振幅越宽，转臂轴承的寿命稳定性高，反之亦然。     

基于时域分析的汇流行星排内齿圈振动仿真与试验研究

针对汇流行星排在履带车辆综合传动装置工作中产生的振动问题,基于动力学传动理论综合考虑时变啮合刚度、扭转刚度、啮合阻尼等因素的影响,建立了汇流行星排齿轮系统直齿轮行星传动的平移-扭转模型,仿真计算分析内齿圈振动位移量与输入转速之间的对应关系。设计并搭建汇流排振动试验台进行200～1 500 r/min转速工况试验,分析了不同转速工况下内齿圈的时域特征与转速的变化规律。研究结果表明:转速越大,汇流行星排的内齿圈振动量越大,转速在200～1 000 r/min时X向与Y向振动变化不明显;在1 000～1 500 r/min时X向与Y向振动更加强烈,模型仿真结果与试验数据变化趋势一致,验证了所建模型的准确性。     

齿轮弯曲疲劳强度试验数据任意置信度下C-R-S-Ν曲线的拟合方法

提出一种对成组法脉动弯曲疲劳试验的寿命数据进行处理的方法50％置信度下定应力的寿命分布按三参数威布尔分布进行优化拟合;任意置信度下的置信限曲线则以旋转-平移变换后的概率坐标中的双曲线函数为原型进行最小二乘法曲线拟合来求取,由所求得置信限曲线方程可求出置信度C下、任意可靠度R下的疲劳寿命,进一步与试验所得的齿根应力作线性回归,可求得C-R-S-N曲线簇。此方法对其他的疲劳数据处理也有较好的参考价值。     

基于Workbench 防冲刺短节疲劳寿命分析

在井控作业中,高速、高压流体冲击防冲刺短节,产生脉动循环冲击载荷,易产生冲击疲劳。通过疲劳寿命理论计算得出防冲蚀短节满足疲劳强度要求。然后,根据材料的S –N 曲线,通过ANSYS Workbench 多物理场耦合分析平台完成对防冲刺短节流固耦合分析,得到作用于防冲刺短节的载荷谱。利用Ncode DsignLife 疲劳分析方法对防冲刺短节进行疲劳寿命数值模拟,采用疲劳安全系数作为疲劳强度失效评价标准,得到防冲刺短节关键区域安全系数均大于1,满足其疲劳强度设计要求,且安全系数云图与应力云图分布位置相同,说明数模结果具有一定指导意义。     

基于线路实测动应力谱的重载电力机车车体疲劳寿命预测

在考虑影响焊接接头疲劳强度影响因素和小应力对损伤影响的基础上,利用残余应力系数将焊接接头应力比R=0.5的S-N曲线修正为对称循环(即R=-1)下结构的S-N曲线。根据平均应力敏感系数将雨流计数分级的线路实测非对称循环应力谱转化为对称循环下应力谱,基于铁道车辆焊接结构疲劳强度评估原理和Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,提出焊接结构疲劳寿命预测方法,求得变幅应力谱的线性累积损伤和,以及由此导出指定寿命下的等效应力,评估车体结构的疲劳寿命是否满足设计要求。对车体结构典型测点I和测点II的分析结果表明:车体结构的疲劳寿命满足设计要求,同时将线路测试应力谱外推到考虑小应力影响确定的许用损伤和,得出车体结构的最大运营里程数,为达到设计寿命的重载电力机车车体结构进一步延长使用寿命提供了理论依据。     

渐开线齿廓“直线修整”的探讨

本文对渐开线齿廓“直线修整”的修缘量、修缘高度和修缘曲线三个基本内容进行探讨。采用有限元法分析计算了不同齿数、模数和变位系数的直齿轮轮齿在不同同载荷作用下各啮合点的法向弯曲变形量,列出了各种关系曲线,并把各个参数对法向弯曲变形量的影响作了讨论,在考虑到齿面接触变形量后,提出直齿轮轮齿齿顶修缘量的确定方法和近似计算式。通过分析比较后,本文提出采用长修缘的方式决定修缘高度的建议。为了能在一般齿轮加工机床上进行修缘加工,本文提出采用压力角略大于原齿廓曲线压力角的另一条渐开线作为齿顶修缘曲线,并且计算了在不同修缘量和修缘高度下修缘渐开线原始齿廓的压力角,从而提供了适用于直齿轮、斜齿轮“直线修整”的计算方法。     

基于ABAQUS的齿轮简化杯状体轻量化设计

为了验证某型号的齿轮简化杯状体构件的使用安全性，并寻求轻量化解决方案，课题组采用有限元软件Pro E进行建模，用Hypermesh进行网格划分，利用ABAQUS软件进行了杯状体构件的模态仿真分析和应力应变仿真分析。根据有限元结果对杯状体底部进行结构优化设计，寻求轻量化解决方案。结果表明：在相关工况下分析得出的最大应力满足许用应力值，此型号的杯状体构件性能安全；所做的拓扑优化设计避开了应力值较大区域，满足安全性要求。本研究为产品进行轻量化设计提供了思路。     

某曲轴缸体系统刚柔耦合动力学仿真研究

曲柄连杆活塞机构是发动机的重要组成部分,在运动中会受到周期性的激振力作用,直接影响着系统工作的平顺性和零部件的寿命。针对某直列6缸柴油机使用虚拟样机仿真软件ADAMS搭建了曲轴缸体系统的刚柔耦合多体动力学仿真平台,通过对活塞的位移、速度和加速度的运动规律进行模拟,以及对气缸体所受侧向冲击力和曲轴载荷及主轴颈最小油膜厚度等特性进行仿真,得到了较为可靠的运动学和力学数据。结果表明,软件模拟仿真结果与柴油机实际情况基本一致,为曲轴缸体系统进一步优化设计和提高整体性能提供了理论依据。