轮边减速器作为重型或新能源车辆重要的减速增扭传动结构之一,其箱体是齿轮传动系统内部载荷和车架连接外部载荷的重要承载体,箱体结构设计合理和强度性能满足是轮边减速器平稳运行的重要保证。基于箱体三维几何结构和有限元分析方法,建立集“模型-强度评判-运转”的箱体结构分析方法,综合研究了箱体的结构强度及密封性。结果表明,采用组合计算的载荷和强度评判准则下的箱体具有足量的设计强度和刚度,可以支撑内场传动系统的平稳运行和抵抗外载荷作用变形;足量的螺栓分布和合适的螺栓型号可以保证箱体结合面接触面均匀分布,且不发生漏油现象;箱体试验结果与理论分析基本吻合。提出的结构强度分析方法为箱体的结构设计提供了技术参考。

硬齿面齿轮存在一种被称为齿面断裂(Tooth flank fracture,TFF)的轮齿失效模式。ISO组织在2019年发布了针对齿面断裂承载能力计算的技术规范。齿面断裂失效是一种疲劳现象,初始裂纹萌生于表面硬化层与轮齿心部的过渡区,它的失效机理不同于传统的点蚀和齿根断裂疲劳失效模式。对齿面断裂失效的主要特征、研究现状、计算方法和主要影响因素进行了归纳。为深入了解齿面断裂失效提供了理论依据。

建立高速行星减速箱膜盘式太阳轮轴仿真分析模型,依据太阳轮轴浮动结构设计原理,拟定自由-自由、简支-轴向、简支-固定3种边界工况分析条件,研究其固有频率和行波振动特性,绘制相应的阵型图和Campbell图,并搭建齿轮箱试验台架进行了试验分析。结果显示,夹带有轮齿变形的太阳轮轴主振型与啮合1倍频产生共振时激励力作用力幅最大,2倍频和3倍频次之。轮齿振动形式主要为扭转振动、行波振动和弯曲振动;同时,以膜盘或筒轴为主振型的行波振动与轴高倍频的共振点范畴较广,倍频越大其共振作用影响效果越甚微。试验结果显示,转速增加至工作转速过程中,振动值发生较明显波动后又迅速下降至稳定,表明激振力未能引起系统振动的扩展,对系统稳定性的影响甚小,反映了太阳轮轴几何设计的合理性及适用性。

时变啮合刚度(TVMS)是齿轮系统动力学研究中的重要参数变量之一,准确地模拟计算TVMS,对分析齿轮传动系统的振动、噪声等相关动力学性能响应指标至关重要。根据渐开线齿轮的啮合运动方程和几何位置关系,提出一种基于几何学和势能法作用的直齿轮副TVMS精确建模方法;实时、有效地分析标准渐开线齿廓的啮合极限边界条件,并结合势能法构建TVMS由物理模型向数学模型转变的计算分析模型;通过数值计算法精确地计算直齿轮副的TVMS,并进行了有限元验证及举例应用。研究表明,在满足齿轮设计承载容许范围内,应合理选取齿宽和轴径尺寸,且可通过两者进行TVMS的小幅度调整而实现刚度优化作用和提高转子系统抗挠度性能等,为后期进行齿轮系统动力学计算作基础性应用研究。

论述了机载导弹分离过程中导弹气动参数化建模的方法。该方法将导弹在分离过程中的气动力视为导弹在无载机干扰的自由流场中的气动力与载机对导弹干扰气动力的叠加,建立了变系数多项式模型来描述干扰气动力的变化规律,采用多元正交函数最小二乘法和混合优化算法求解出模型中的未知参数。通过与CFD计算数据和CTS风洞试验数据的对比,本文方法得到的模型预测值与实验值相吻合,验证了参数化建模及计算方法的可行性。在上述参数化气动模型基础上,为保证分离过程的安全性并且使分离终端时刻姿态稳定,构建了纵向平面内的分离轨迹优化问题,采用高斯伪谱法将其转化为非线性规划问题并通过序列二次规划算法求解。计算结果表明,优化得到的分离轨迹可以保证分离过程的安全平稳。

齿轮箱是高速动车组动力转向架的核心部件,其性能直接影响运行的安全可靠性。介绍了目前国内高速动车组齿轮箱结构及安装方式。根据齿轮箱的结构,分别从齿轮、支架、箱体、润滑密封等方面描述了国内外高速动车组齿轮箱设计方法的研究现状及存在的问题。提出了后期应重点针对齿轮箱的造型设计、故障诊断与健康管理和极端环境下的产品性能等方面开展相关研究,为深入研究高速动车组齿轮箱提供了参考。

利用Fluent软件数值仿真研究了转子转速对迷宫密封性能的影响，选取结构最简单的直通式迷宫密封为研究对象，分析转速对密封性能的影响机理，对比不同转子半径、压比和密封齿间隙下转速对迷宫密封性能的影响程度。研究结果表明：转子转速增加，迷宫密封性能提升，这是由于转子旋转产生离心力，造成密封齿向外变形，减小密封齿间距，削弱迷宫的透气效应。转子半径增大，密封齿间隙减小，转速对迷宫密封性能的提升更明显，压比无作用。转子转速对密封性能的影响很小，实际工程应用仿真时可以忽略不计。

根据传热学、齿轮啮合原理、摩擦学等基本理论,采用热-结构耦合理论以及有限元仿真分析方法,建立了某航空用弧齿锥齿轮副三维有限元模型,对弧齿锥齿轮副进行了结构载荷分析和整体热-结构耦合分析,并对结果进行对比分析。最后,采用KISSsoft机械传动设计分析软件对结果进行了对比分析和验证。结果表明,最大接触应力发生在啮合面上靠近齿顶处,近似呈椭圆形分布,由于本体温度场的影响,轮齿热-结构耦合分析最大接触应力相对静态接触应力和KISSsoft中的接触应力分别增加了5.3%和7.45%,说明有限元分析结果与KISSsoft解析结果的一致性,从而为弧齿锥齿轮副的结构优化和轮齿修形提供了理论依据。

基于正向工程设计理念,提出一种快速的静动态联合设计思路及方法,研究高速多特征齿轮轴的结构设计、力学性能及设计运行参数区间。应用危险界面安全系数校核法则进行轴的强度校核,并权衡齿面接触强度、齿根弯曲强度和危险截面三个安全系数比重,计算静态下其可运行参数区间;采用动力学分析输出多特征齿轮轴的固有频率及位移振型,并绘制响应的Campbell阻尼图和动平衡精度等级、转速与振动幅值响应的关系图。最后,通过静动参数区间融合,得出多特征齿轮轴可运行设计可靠的参数区间,为工程应用中研制新型多特征轴结构提供辅助性设计支撑。

膜盘联轴器依靠圆盘几何型面的弹性变形补偿输入和输出端的微量位移和角度偏差,且有效地承受离心力、轴向变形作用和传递转矩载荷,主要应用于航空、燃气轮机等高精度和高参数的领域范畴。建立了膜盘和太阳轮轴耦合结构的膜盘式太阳轮轴强度分析计算离散模型,依据旋转机械强度理论,对单一载荷和多耦合载荷作用下太阳轮轴的静强度和疲劳强度展开研究分析,并采用两种疲劳强度评定准则进行强度校核。结果显示,在使用条件参数范围内,单一或多耦合载荷作用下轮轴设计结构强度均满足使用要求;转速与应力呈现非线性关系,造成齿根处发生较大应力,且与耦合载荷引起应力占据比重交替增加;提出高速旋转机械部件进行结构设计时,应充分考虑其离心力和科氏力引起的结构应力作用。同时,在单轴和多轴两种疲劳强度评判准则下,结构设计安全,且具...