斜齿轮疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命研究

文章以斜齿轮为研究对象,综合考虑混合润滑状态下摩擦动力学特性对齿面应力分布的影响以及渗碳表层硬度梯度和残余应力的非均匀分布特征,以风险疲劳累积理论为基础建立了疲劳裂纹萌生寿命预估模型;考虑裂纹在晶粒内部的非线性扩展规律以及晶界处的非连续扩展特征,建立了短裂纹扩展模型;针对长裂纹扩展过程中不同阶段扩展速率的差异,建立了长裂纹扩展速率统一方程,从而完成了对齿轮接触区疲劳裂纹萌生及扩展过程全寿命的预估.计算结果表明:齿面应力分布受动载荷和润滑状态的影响显著;在残余应力作用下,有效剪切应力在渗碳表层出现多个波峰,疲劳裂纹萌生位置多点化,导致裂纹尺度有所不同,疲劳寿命存在差异,失效形式多样化.     

Ferromagnetic barrier-induced negative differential conductance on the surface of a topological insulator

The effect of the negative differential conductance of a ferromagnetic barrier on the surface of a topological insulat（ is theoretically investigated. Due to the changes of the shape and position of the Fermi surfaces in the ferromagnetic barrie the transport processes can be divided into three kinds： the total, partial, and blockade transmission mechanisms. The bias voltage can give rise to the transition of the transport processes from partial to blockade transmission mechanisms, which results in a considerable effect of negative differential conductance. With appropriate structural parameters, the currenl voltage characteristics show that the minimum value of the current can reach to zero in a wide range of the bias voltag and then a large peak-to-valley current ratio can be obtained.     

一种外场天线测试转台设计

为了满足天线在野外的测试需要,提出了一种外场天线测试转台的结构设计;该转台采用蜗轮蜗杆传动方式,可实现天线的俯仰和方位运动;文中对转台的组成进行了描述,并针对俯仰部件和方位部件的结构设计分别进行了详细说明,同时分析了转台的受力情况,对驱动力矩和惯量匹配进行了校核计算,从理论上分析了传动精度和测角精度;实际测试表明,该转台结构设计完全达到技术指标要求,能够满足天线外场测试的需要。     

斜齿轮弹流润滑下的接触疲劳寿命计算

经典齿轮接触疲劳强度理论是基于光滑表面赫兹干接触理论,而实际齿面具有粗糙度,且啮合轮齿多数处于混合润滑状态.本文基于齿轮润滑接触分析建立了渐开线斜齿轮的接触疲劳寿命计算模型.模型由齿轮润滑接触分析模型和基于次表面应力分布的疲劳寿命模型组成.首先将斜齿圆柱齿轮一对齿的瞬时啮合等效为两反向圆锥的接触问题,建立了齿轮的有限长弹流润滑计算模型,考虑了齿轮啮合周期内瞬时载荷、接触线长、卷吸速度等因素的影响,基于统一雷诺方程方法求得啮合齿对间的润滑压力和油膜厚度分布;在此基础上,计算轮齿接触区次表面的米歇斯应力分布,根据Zaretsky接触疲劳寿命计算模型,对齿轮组的接触疲劳寿命进行模拟预测.针对不同工况参数下接触疲劳寿命计算表明:润滑油黏度、轮齿表面粗糙度等因素对齿面接触疲劳寿命均有显著的影响.     

渐开线齿轮接触应力测量实验方法研究

采用光弹性三维剪应力差法对接触应力进行了研究.根据相似原理将模型在载荷作用下进行应力冻结;通过模型切片及分析对渐开线齿轮接触应力进行测量,并采用赫兹接触理论和有限元方法分析渐开线齿轮的接触应力.试验结果表明,接触正应力小于Hertz接触理论解及有限元计算结果.因接触点的应力梯度很大,剪应力差法受网格密度的制约,均化了接触点的实际应力梯度.但是,其误差仍在合理范围内,完全可以满足工程需要.试验测量值与赫兹接触应力理论值及有限元结果的比较表明,该方法是合理可行的.     

弹性接触问题的一种新的力学模型

从机械系统的角度出发,描述了系统中构件间局部接触与构件弹性变形间的耦合关系;用多组坐标系描述机械系统中物体的位形;用分离接触边界法描述物体接触边界间的约束;通过接触虚功原理建立了更加广泛意义上的接触系统静力学模型．作为算例,将该力学模型应用于内啮合少齿差行星齿轮多齿啮合问题的研究,揭示了行星齿轮传动中有多对轮齿相互接触,获得了其接触应力分布状态．通过实验验证了力学模型、计算方法和计算结果的正确性．     

一种新型谐波传动的CAD研究

本文介绍了以广义蜗牛曲线为凸轮型线的新型谐波传动的CAD问题相关的数学模型和计算方法,并用实例验证了这种模型和方法的可靠性。     

齿轮传动微点蚀与热胶合竞争性失效机制研究

基于工程应用中微点蚀与热胶合随机发生现象，阐述了两种失效模式的损伤机理，分析了两者发生模式转变的关联规律，并提出了大扭矩宽速域传动齿轮微点蚀与热胶合竞争性失效机制的理念；在润滑油膜厚度和瞬时啮合温度计算方法的基础之上，建立了两者强度校核的统一评价准则，并基于试验测试，验证了本文中所采用技术原理的合理性与正确性，最终确定了18CrNiMo7-6与普通矿物油组合的抗微点蚀与抗胶合承载能力关联校核方法；同时，结合计算分析与试验测试，给出了热胶合发生的极限啮合温度，并通过油膜厚度和表面粗糙度的比较，推荐了微点蚀设计合理的最小安全系数. 基于本文所得结论，希望能为高功率密度、宽旋转速域齿轮传动的设计提供一种分析方法.      

基于齿轮传动与红外遥感技术测量流速实验的设计与实现

流体流速是流体力学研究中最重要的参数之一,是判断流动稳定性与力学计算的基础,流速测量是实验研究中最必要的环节.本文主要对齿轮的各项物理特性及红外遥感技术进行深入的研究,设计了一组可以同时测出水流的平均速度与当前时刻水流瞬时速度的实验装置,以解决目前实验室测水流速课程中测量数据单一,实验仪器繁多等问题.设计的实验内容包括齿轮传动比的测量、基于单片机和齿轮组的路程时间测量,以及红外测速仪的瞬时速度读取,实验环节环环相扣,可以更好地锻炼学生的独立研究能力及培养学生的思维缜密性.通过上述实验,可以较为准确地测量出流体的平均流速以及在当前时刻的瞬时流速,并通过灵敏度的计算判断出各个参数对流速的影响比例.