齿面摩擦力对齿面接触应力和接触疲劳寿命有着重要的影响。在对齿面接触疲劳寿命预估时,常忽略齿面摩擦力的影响,不利于齿面接触疲劳寿命的准确预估。为了准确预估齿面接触疲劳寿命,根据18CrNiMo7-6齿轮材料的齿面接触疲劳试验数据,基于三参数威布尔分布和名义应力法对R-S-N曲线进行拟合,在齿面接触应力的计算中引入时变摩擦因数,分析了时变摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响,并通过齿面接触疲劳试验进行了验证。结果表明,由于时变摩擦因数的影响,采用传统的名义应力法所估计的齿面接触疲劳极限偏大,且随着应力的增大,摩擦因数对齿面接触疲劳寿命的影响呈减弱趋势。

为了研究齿轮副在实际工况下的啮合效率,对齿轮副接触面进行受力和运动学分析,结合弹流润滑理论对齿轮副的润滑状态进行判断,建立了在弹流润滑和混合润滑状态下的动态摩擦因数数学模型,得到齿轮副沿啮合线不同啮合位置的摩擦因数;从受力的角度出发,推导出齿轮副啮合效率计算式,引入动态滑动摩擦因数,得到符合实际工况的齿轮副啮合效率;结合Matlab仿真分析软件,分析了传动比和小齿轮齿数对滑动摩擦因数及齿轮副啮合效率的影响。结果表明,基于动态滑动摩擦因数的齿轮副啮合效率计算方法与实际工况具有良好的一致性,对齿轮传动设计具有一定的指导意义。

齿面摩擦力对啮合齿轮副的胶合、宏微观点蚀及传动效率有着重要的影响。研究齿面摩擦力的计算与控制方法,对啮合齿轮副的性能优化和效率提升有着显著的工程意义。基于齿面摩擦力的重要作用,国内外诸多学者从摩擦因数计算、齿面摩擦力对啮合齿轮副接触损伤与动态特性的影响等多个方面进行了全面研究,但目前仍未形成统一的计算方法和设计规范,仍存在很多技术研究上的不足,尚难在工程中得到可靠应用。通过归纳总结国内外相关文献,阐述了当前齿面摩擦力的研究现状,梳理了研究中存在的难点及关注热点;同时,对齿面摩擦力的发展趋势进行了一定的预判,以期为今后齿面摩擦力的进一步深入研究提供可以借鉴的技术方向。

为了研究等相对曲率齿轮的动力学特性,通过实时调用啮合点几何参数,建立了考虑法向啮合力方向、滑动摩擦因数及啮合刚度等时变效应的齿轮系统的平移-扭转耦合动力学模型,采用龙格-库塔法求解了动力学方程;通过与有限元仿真相关结果比较,验证了模型的正确性。对比分析等相对曲率齿轮与渐开线齿轮的动力学特性,结果表明,两者的动态传递误差、平均机械效率接近;等相对曲率齿轮的滑动摩擦力、滑动摩擦因数较小。建立的动力学模型能够反映等相对曲率齿轮的动力学特性,建模方法对其他非渐开线圆柱齿轮传动同样适用。

以NJ2205圆柱滚子轴承为分析对象,通过Ansys软件对滚子进行建模,分析富油和乏油工况下滚子与滚道之间出现的"边缘效应"问题,对比分析未修形、全凸修形和对数修形下滚子与滚道剪切应力分布情况。结果表明,在径向载荷为11.45 kN、转速为4 000 r/min、富油工况下,沿滚子母线方向的剪切应力小于乏油,无修形方式时剪切应力最大,对数修形方式时剪切应力最小;在富油工况和乏油工况下,全凸修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了17.02%和10.58%;对数修形时的剪切应力相比于未修形时分别减小了32.95%和17%。因此,NJ2205圆柱滚子轴承的滚子采用对数修形曲线能有效地降低剪切应力。

为保证滑块使用寿命,提升AMT的换挡品质,针对换挡过程中滑块轴颈与拨叉之间的磨损情况进行数值模拟。建立有限元模型,并基于传热学理论,设置了拨叉和滑块的热边界条件,得出了同步过程中换挡滑块单次换挡结束时的磨损量与温度分布云图。基于Archard磨损理论,对单次换挡结束时的磨损量进行计算。通过BOX设计方法,对所需的17个仿真试验点进行有限元仿真,并且通过响应面分析得到滑块轴颈磨损量的线性回归预测模型,分析了换挡力、转动角度、摩擦因数对滑块轴颈磨损量的影响规律。研究结果表明,转动角度对轴颈磨损量的影响最为显著。

以核主泵用流体动压型机械密封第三级辅助O形密封圈为研究对象,利用UMT-3多功能摩擦磨损试验机测试其在干摩擦和脂润滑下的摩擦学特性,获得不同润滑工况下滑移速度与摩擦因数关系,同时评估了润滑脂的润滑效果。结果表明:干摩擦条件下,当往复位移固定不变时,频率对摩擦因数影响较小,当往复频率固定不变时,摩擦因数随往复位移增大而增大;当往复位移较小时,润滑脂减摩效果一般,当往复位移增大后,润滑脂润滑效果有所增强。为提高O形密封圈的使用寿命,减小插入件的磨损,应尽量减小泵主轴的轴向跳动,使密封圈接触界面处于黏着状态。

从胶料配方、表面处理和材料复合改性3个方面优化丁腈橡胶(NBR)耐磨密封制品的关键性能。结果表明:单独使用4,4′-二硫代二吗啉(DTDM)作硫化剂时,NBR胶料的硫化时间较长,压缩永久变形较大,硫黄与硫化剂DTDM并用作硫化剂时,随着硫黄用量的增大,NBR胶料的硫化速度提高,交联密度增大,压缩永久变形先减小后增大,NBR胶料的优化配方为NBR 100,氧化锌5,硬脂酸1,炭黑N33060,促进剂TBBS 1.5,硫化剂DTDM 1.5,硫黄0.5;NBR胶料表面喷涂抗磨聚氨酯涂料无法在本质上减小其摩擦因数,但在NBR密封制品表面喷涂抗磨聚氨酯涂料可以降低制品在装配初期磨损的风险;NBR胶料与聚酯帘布或粘胶纤维帘布复合均可以改善其耐磨性能,其中聚酯帘布/NBR胶料复合材料的摩擦因数更小,较粘胶纤维帘布/NBR胶料复合材料减小44.04%,较表面未喷涂抗磨聚氨酯涂料的NBR胶料减小45.72%。

为研究齿面微织构面积率和形状对齿轮副摩擦学性能的影响,采用激光打标机在经热处理后的45钢试件表面加工出不同形状和面积率的织构,利用往复式摩擦磨损试验机分析织构面积率和形状对摩擦因数的影响规律,并与Fluent仿真结果进行对比。仿真结果表明:随着织构面积率的增大,摩擦因数逐渐减小,油膜承载力和油膜刚度逐渐增大,长方形织构具有更佳的减摩性能。试验结果与仿真结果基本一致,与无织构表面相比,长方形织构面积率为17%时平均摩擦因数降低

为探索表面ZrO2涂层的球铰副在液压马达中的摩擦学规律,采用摩擦磨损试验机和白光干涉仪模拟ZrO2涂层的球铰副在不同载荷和转速的工况下,球铰副在液压马达中的摩擦磨损变化情况。分别从摩擦因数、磨损体积和磨痕形貌分析其摩擦磨损规律,从中找到最优的工况去提高ZrO2涂层的球铰副寿命和工作效率。