为提高斜齿轮传动的承载能力,根据共轭曲线的齿廓几何模型,建立了一种基于曲线接触单元的非正交斜齿轮传动数学模型,基于空间曲线啮合关系的接触原理,提出了齿轮副生成方法。以15°轴角为例进行了仿真分析,根据非正交斜齿轮的几何关系和仿真结果,分析了齿廓的根切条件、滑移率和接触应力等特性,同时与渐开线齿轮进行了比较,结果表明相对于渐开线齿轮,非正交齿轮副具有良好的接触特性。最后通过齿轮加工实验验证了所提非正交斜齿轮副模型的合理性。

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。

为了准确地计算矿用液压安全联轴器的接触和转矩特性,将空心缸套的内壁简化为弹性地基梁,应用克雷洛夫函数法,计算了内腔压力单独作用时弹性内壁的挠度,分析了接触压力单独作用时的非完全接触长度以及接触压力大小,分别得到了接触特性、打滑转矩与控制油压的关系。结果表明:内腔压力越大,空心缸套非完全接触长度越小,摩擦面接触压力越大,打滑转矩与内腔压力为线性关系,为液压安全联轴器的结构设计及控制系统设计提供理论依据。

针对数控机床进给系统滚珠丝杠副高速运行时润滑不良、磨损较大的情况,基于Hertz接触理论对滚珠丝杠副的接触应力进行计算并确定了织构的加工位置,建立了有、无织构的滚珠丝杠副分析模型,对滚珠丝杠副的接触应力和润滑特性进行有限元分析,并对比分析了有、无织构时滚珠丝杠副的接触与润滑性能。结果表明,有织构时虽会增大滚珠丝杠副的接触应力,但在织构两侧产生的流体动压可使滚珠丝杠副形成流体摩擦,极大改善其润滑性能,从而起到很好的减摩效果。

针对制造公差和装配误差导致轴承滚道的椭圆化变形,分析了角接触球轴承滚道的径向偏差。依据赫兹接触理论和滚道控制理论,在考虑惯性载荷的情况下,建立联合载荷下角接触球轴承滚道椭圆化的拟静力学模型,研究外轨道椭圆化对轴承接触特性的影响机制;用改进的L-P理论估算轨道椭圆化轴承的疲劳寿命。结果表明:滚道椭圆化程度越大,部分滚动体的接触参数发生突变越剧烈,轴承的接触刚度和疲劳寿命越小;滚道椭圆化对疲劳寿命影响较显著,沿椭圆长轴方向施加径向载荷时轴承寿命降低较慢。该研究为多工况下轴承的设计和应用提供理论分析依据。

针对角接触球轴承在实际运行工况下的接触特性,以7008C型号轴承为研究对象,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,对其滚动体与滚道接触部分的网格进行局部细化,将分析结果与Hertz理论解相对比,验证有限元方法的适用性。并分析了滚道硬化对接触应力的影响,分析结果显示滚道硬化能够提升等效应力和最大接触应力,但是提升效果并不明显,而且随着硬化深度的增加,应力的增大逐渐减缓。

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。