在军事实战化训练强度全面提高的背景下,战斗机液压导管频繁出现裂纹、漏油等严重威胁飞行安全的故障情况。针对后机身液压导管疲劳寿命与机体结构寿命不匹配的问题,重点以装配误差作为液压导管疲劳寿命主要影响因素开展仿真分析研究。从随机振动载荷疲劳寿命分析入手,运用数字建模方法绘制典型管路模型,结合Miner线性累计损伤理论,利用有限元分析软件设置疲劳计算程序对正常装配液压导管疲劳寿命进行仿真评估。根据管路不同装配误差情况调整模型设置,基于结构动力学理论,对不同装配误差下的液压导管进行疲劳寿命分析,得到当装配误差大于0.73mm,液压导管疲劳寿命将低于3 000飞行小时机体寿命的分析结果。研究成果为进一步开展航空液压导管装配理论研究提供了技术支撑和经验参考。

针对变齿厚渐开线齿轮包络环面蜗杆传动,创建其有限元模型。分析不同载荷及装配误差对齿面接触状态及应力的影响规律,并进行了接触斑点和传动性能测试。结果表明传动副接触斑点与接触状态一致,齿面应力沿接触线分布并随着载荷的增加而变大;中心距、齿轮轴向偏移、蜗杆轴向偏移、轴交角4项装配误差中,变齿厚渐开线轴向偏移误差的影响较小,中心距误差对传动副齿面接触状态和应力影响显著,环面蜗杆轴向偏移误差和轴交角误差对应力均有影响,应尽可能减少后3项的安装误差;传动副样机的传动效率在51%~67%之间,正转传动效率略优于反转。

分析了透射式光学系统中透镜以球面接触形式和平面接触形式装配时,多种公差对透镜装配误差(倾斜误差和偏心误差)的综合影响,从光学公差和机械公差设计的角度综合评价光学系统公差设计的合理性。借助于光学元件的分划工艺和绕中心轴线旋转装入的角度,提出了透镜与镜筒装配位姿量化的确定方法及装调路径描述方法。利用光学设计仿真软件ZEMAX进行了基于MTF指标的公差灵敏度分析,从而进一步提出了基于误差权重因子的装调路径优选方法,并用三片式柯克物镜系统的装调验证了研究方法的合理性。

为了解决直齿锥齿轮时变啮合刚度计算效率和准确性问题,提出了一种考虑齿对耦合效应的直齿锥齿轮啮合刚度切片计算方法。基于切片离散方法,将锥齿轮轮齿和轮体分别沿齿宽方向和轴线方向离散为若干宽度相等的薄片,并基于背锥等效原理将薄片展开,当薄片宽度足够小时,锥齿轮可近似为一系列直齿圆柱齿轮,可通过能量法计算各薄片啮合刚度;为考虑多齿啮合时齿对间耦合效应,在双齿啮合刚度计算中引入轮体刚度修正系数,减少了双齿啮合刚度计算误差;建立误差状态下锥齿轮啮合刚度模型,计算了理想和装配误差条件下直齿锥齿轮啮合刚度、各薄片中心点角位移与齿面载荷分布;最后,通过与有限元计算结果对比,验证了本文方法的准确性和高效性。

基于齿轮啮合理论,推导了带抛物线修形的曲线圆柱齿轮齿面方程,研究了齿轮副有限元模型初始接触位置的求解方法;利用齿轮参数化有限元技术,建立了齿轮副的有限元模型,从有限元分析结果中提取了齿轮载荷传动误差;通过20余组算例分别研究了齿轮副的装配误差、修形量、刀盘曲率半径和修形曲线偏置量对载荷传动误差的影响。结果表明,装配误差可以降低载荷传动误差的波动幅度;较大的齿面修形量可减小载荷传动误差波动幅度;较大的刀盘曲率半径可减小载荷传动误差值和误差波动幅度;齿面修形曲线的偏置对载荷传动误差的影响较小。总的来说,采用较大曲率半径的修形刀盘可加工出传动性能更好的曲线圆柱齿轮。

针对一种以线齿轮为核心传动元件的行星线齿变速器,研究了装配误差对其传动精度的影响。介绍了该行星线齿变速器的结构组成及不同传动方案的特点,建立了轮系空间啮合坐标系,以及啮合时线齿行星轮、线齿太阳轮以及外线齿圈的参变量之间的定量关系;分析了外线齿圈与线齿行星轮之间以及线齿行星轮与线齿太阳轮之间的角度误差和位移误差的产生原因,并采用齿面接触分析方法(TCA),对行星线齿变速器的装配误差模型进行了数值分析。结果表明,在行星线齿变速器的装配中,绕水平轴旋转的角度误差、外线齿圈纵截面内的位移误差以及线齿行星轮横截面内的位移误差,对传动精度有较大影响。研究对该行星线齿变速器的设计和装配具有指导意义。

为解决工程中齿轮轴系装配误差的测量难题,提出了一种基于立体视觉的齿轮轴系装配误差测量方法。该方法以布置在待测特征上的圆形标记点为媒介,通过三维重建与数学拟合,获取相应特征的空间位姿,进而计算装配误差。以某锥齿轮箱为对象,给出了所提方法的完整技术流程,并系统研究了状态数量和靶标盘安装角度对拟合精度的影响。开发了完整的软硬件系统,通过实验,验证了测量方法的有效性与高效性。

由于谐波传动中刚轮、柔轮与波发生器装配时存在装配误差,可能会引起刚轮与柔轮齿廓干涉,从而影响柔轮齿面与齿根应力,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,针对各种装配误差设计实验,并通过ABAQUS建立有限元装配模型进行计算,研究装配误差对柔轮应力的影响规律。结果表明,长轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差对柔轮齿上应力影响最大,短轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差次之,凸轮轴向安装误差影响最小;短轴方向刚柔轮中心距误差与长轴方向凸轮径向误差对柔轮杯底应力有较小影响;其余因素对杯底应力的影响极小。为谐波减速器的误差控制与补偿提供一定参考。

提出了一种非接触内窥式微面形貌探测镜,分析了其光学系统的装配误差对实际成像位置的影响.利用几何光学原理,计算了三种装配误差与实际成像位移之间的关系.给出了满足CCD成像分辨率要求的位置调整范围,推导出透镜的装配误差范围,达到成像清晰、系统分辨率高的目的.

基于螺栓预紧力公式推导管路连接结构扭拉关系公式,建立管路连接结构有限元模型,对复合管路连接结构扭矩与预紧力关系进行仿真求解和理论计算。所建立的管路连接结构仿真模型计算结果与理论公式计算结果相对误差较小,验证了有限元模型的有效性。在复合管路连接结构拧紧模型的基础上,研究安装角度偏差对拧紧过程和密封性能的影响规律。研究结果表明:存在角度偏差时拧紧过程分为非线性贴合阶段和线性拧紧阶段;随着角度偏差的增大密封环宽度不断减小,且大球头密封环宽度减小速度大于小球头;随着角度偏差的增大,复合管路连接结构预紧力不断降低,装配无法达到预期效果。