渐开线花键在特种车辆传动系统中应用广泛,现阶段研究通常忽略间隙影响将花键副视为刚性连接,对于传动系统等动态特性要求较高的环境,花键副界面接触状态直接影响传动系统的特性。考虑花键副的配合间隙采用悬臂梁模型计算花键单齿啮合刚度,建立了渐开线花键副弯-扭耦合模型,通过龙格库塔法求解并搭建花键副动力学实验台,验证了解析模型的正确性,分析了加速度频谱特性。研究结果发现在不同的转频下,理论与实验结果一致,证明了模型的有效性;随着配合间隙的增大,花键副各齿受力减小,且同一间隙量下各齿受力不均匀。提出的动力学模型分析方法可为间隙配合渐开线花键副界面接触特性研究提供基础。

弧齿圆柱齿轮是一种没有完全市场化的平行轴传动齿轮,该类齿轮的轮齿沿齿宽方向呈圆弧曲线,具有无轴向力、润滑性能好等特点。通过查阅大量文献,对弧齿圆柱齿轮的研究现状进行详细分析,主要从工艺与加工方法、齿面建模方法、接触特性等几个方面进行了阐述,并基于现有研究状况对弧齿圆柱齿轮今后的研究方向提出了一些建议。

针对碳石墨与碳化钨配对机械密封在干摩擦时端面的接触特性进行研究,在考虑动、静环材料属性,端面微凸体之间的相互作用,摩擦运动方向及摩擦热流的基础上,建立了3维粗糙实体与理想光滑刚体的转动摩擦热-力耦合模型,采用ABAQUS有限元分析软件对其瞬时干摩擦过程进行数值模拟。研究结果表明:粗糙端面的真实接触面积随外载荷的增大近似线性增加;随着外载荷与滑动速度的增加,粗糙端面最大接触压力保持在415~432 MPa范围内,表现出"自限性";粗糙端面温度分布不均匀,外载荷与速度增加会导致端面整体温度增加。端面最高温度的位置受到局部接触压力和局部滑动速度及局部热传递的共同影响;API682标准中提出抑制机械密封的介质压力≤0.07 MPa是有必要的,可以防止干摩擦时密封环温升过高。研究可为探索机械密封摩擦端面热损伤、摩擦磨损研究及机械密...

低温球阀是液化天然气(LNG)接收站中必不可少的流体管道控制装置之一,其在低温工况下工作时阀座密封易发生泄露,严重威胁工业生产的正常运行。本工作基于热固耦合方法研究了LNG接收站用低温球阀唇形密封圈与阀体和阀座的接触特性,包括接触间隙和接触压力。结果表明,受低温介质的影响,唇形密封圈上存在较大温差,导致密封圈上的Mises应力大幅增加,最大Mises应力达到204.92 MPa。相比于常温工况时,低温工况时唇形密封圈的接触间隙变大,接触压力减小,最大接触间隙值达到-0.72 mm。增大弹簧预紧力在一定程度上可以改善低温工况时唇形密封圈的密封性能,增大接触压力。本工作对低温球阀的阀座密封设计和研究具有一定参考价值。

纯水介质黏度低、润滑性差等特性极易导致纯水密封因磨损而失效。在总结纯水介质密封摩擦因数计算模型基础上,基于ABAQUS建立了Y形密封圈往复运动的有限元仿真模型,分析了摩擦因数对密封等效应力、接触应力及接触长度等接触特性的影响。仿真结果表明:由于摩擦因数的影响,Y形密封圈内行程时的最大等效应力位于密封圈的U形口底部,外行程时的最大等效应力位于密封圈的内侧唇缘,同时外行程时的接触长度明显小于内行程,具有更大的接触应力,且外行程的接触长度随摩擦因数增大而变短,接触应力随摩擦因数增大而增加。Y形密封磨损失效主要发生在外行程阶段。

为研究和掌握接触式机械密封端面接触特性,通过模拟计算分析了工作参数对其特性的影响。结果表明,在密封端面间真实接触面积中,弹性变形微凸体接触面积所占比例最大,塑性变形微凸体接触面积所占比例最小;随着弹簧比压的增大,弹性接触面积比近似呈线性增大,弹塑性接触面积比和塑性接触面积比近似呈线性减小;随着密封介质压力的增大,弹性接触面积比增大,弹塑性接触面积比和塑性接触面积比减小;随着转速的增大,弹性接触面积比逐渐减小,弹塑性接触面积比和塑性接触面积比逐渐增大。

为了获得良好的传动质量, 需要对螺旋锥齿轮的齿形进行合理设计以控制其接触特性. 通过构建螺旋锥 齿轮完全共轭齿面及对共轭差曲面进行齿形设计, 在共轭齿面求解中引人预置的传动误差, 利用相对曲率及线共 轭曲面特性建立接触区形态参数与共轭差曲面修形量之间的关联模型, 使得所有接触特性参数得以准确控制. 提 出了一种基于齿面特征共轭接触线修形量拟合及插值算法的共轭差曲面的设计及计算方法, 该方法可避免齿根部 位由于根切因素导致的修形量求解失败, 同时仅需求解少量特征点修形量, 便可实现整个共轭差曲面的设计, 从而 大大提髙运算效率. 最后通过齿形设计实例及齿面接触分析验证了该方法的正确性.

建立模拟轮轨滑动接触的热弹塑性有限元三维模型,以2种滑动速度为例研究机械荷载作用下对流换热系数对接触区的温度、接触斑的大小以及最大等效应力等轮轨接触特性的影响。研究结果表明：各研究工况下轮轨滑动摩擦热均能使接触区域达到相变温度;轮轨接触区的温度、接触斑的大小以及等效应力在有、无对流换热系数2种情况下差异显著,故对流换热系数在对轮轨滑动状态进行数值分析时不应忽略;对流换热系数的变化对接触特性的影响与滑动速度有关,建议2 m/s及以上速度的研究中对流换热系数可以取为定值,但在1 m/s及以下速度的研究中,对流换热系数的准确选取需进行深入研究。

由于在生产加工过程中诸多因素综合作用，使得加工件表面残留了尺寸、形状和分布规则不一的微观几何形貌，实际的接触表面都是粗糙表面。文章基于Mathb与ANSYS构建出随机粗糙表面，利用APDL参数化设计语言实现电接触有限元模型的建立，进行接触特性研究。研究结果表明，该模型能够较为准确地对三维粗糙表面形貌进行表征。在该模型的基础上，对接触界面微凸峰接触情况、应力分布特征展开了进一步探究。结果表明，随着法向位移的增加，发生接触微凸峰数增速逐渐变大，接触界面真实接触面积变大，VonMises应力逐渐在粗糙实体内部及周围进行传递，微凸体将产生弹塑性变形，挤压周围基体，最大VonMises应力逐渐于微凸体周围区域呈环状分布，该研究为保证电气设备电接触状态可靠性提供了一定的理论指导。

水下插拔连接器在水下设备中起到关键性的连接作用,最重要的是其具有即时通断的功能,大大提高了设备系统的机动性、安全性和适应性。通过分析水下插拔式电连接器的工作原理和结构组成,针对电连接器的关键部分接触体进行力学模型建立及分析,确定接触压力与接触弹片结构参数之间的函数关系式,并对接触弹片强度校核,同时利用UG与ANSYS Workbench联合仿真对接触体的插合与分离过程进行数值模拟,分析不同结构参数对接触弹片应力的影响,为高可靠性的电连接器接触件的设计提供方法和依据。