本文關(guān)鍵詞：軸向不對(duì)中和彎曲對(duì)航空漸開線花鍵副摩擦磨損特性影響研究

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【摘要】：漸開線花鍵副由內(nèi)、外花鍵構(gòu)成。與其它鍵聯(lián)接相比,漸開線花鍵副具有自動(dòng)定心好、齒面接觸穩(wěn)定性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)及承載能力大等特點(diǎn),在航空傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中的運(yùn)用非常廣泛。但是,航空漸開線花鍵的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)工況十分復(fù)雜、惡劣,在傳動(dòng)載荷和運(yùn)動(dòng)過程中發(fā)生的振動(dòng)會(huì)使得花鍵產(chǎn)生微位移,齒面極易發(fā)生摩擦磨損而導(dǎo)致聯(lián)接失效,因此亟需對(duì)航空漸開線花鍵副的摩擦接觸特性進(jìn)行更加深入的探索和研究。在軸心偏移對(duì)航空漸開線花鍵副摩擦接觸特性影響研究中,通過VB.NET對(duì)CATIA的二次開發(fā)獲得了花鍵副裝配體的參數(shù)化模型。考慮軸心偏移對(duì)漸開線花鍵副摩擦接觸特性的影響,采用有限元法對(duì)花鍵副齒面的接觸應(yīng)力和相對(duì)滑移進(jìn)行了數(shù)值仿真分析,獲得了其相應(yīng)的分布規(guī)律;引入摩擦功概念,分析比較了不同扭矩影響下的花鍵副摩擦功變化。研究結(jié)果表明:軸心偏移條件下,花鍵副各齒接觸應(yīng)力及相對(duì)滑移分布不均勻,磨損程度也各不相同;軸心偏移會(huì)明顯增大接觸應(yīng)力和相對(duì)滑移量;偏移量增大,接觸應(yīng)力和相對(duì)滑移也相應(yīng)增大,但增幅較小。增大扭矩,各齒摩擦功相應(yīng)增加,增幅較為恒定。在軸心偏移對(duì)花鍵副微動(dòng)損傷的影響研究中,采用數(shù)值仿真法計(jì)算了軸心偏移條件下的花鍵副齒面微動(dòng)損傷情況,并分析了摩擦系數(shù)、外花鍵孔徑、接觸長(zhǎng)度、齒數(shù)和模數(shù)等參數(shù)對(duì)微動(dòng)損傷的影響。研究結(jié)果表明:存在軸心偏移時(shí),適當(dāng)增大摩擦系數(shù)可降低各齒滑移量的不均勻性;設(shè)計(jì)花鍵聯(lián)接副時(shí),孔徑比應(yīng)不低于64%;為增大花鍵聯(lián)接副的使用壽命,接觸長(zhǎng)度比應(yīng)不小于50%。在撓度對(duì)航空漸開線花鍵副微動(dòng)摩擦參數(shù)的影響研究中,重新定義了花鍵副的邊界條件,使其形成兩端鉸支模型,更加接近真實(shí)工況,分析彎矩/撓度和扭矩綜合作用下,花鍵副接觸段摩擦磨損特性,獲得了花鍵副的接觸應(yīng)力及相對(duì)滑移分布曲線。研究結(jié)果表明:在彎矩和扭矩綜合作用后,應(yīng)力主要集中在齒根處,極易疲勞和磨損失效;最大滑移量的變化只與彎矩施加方向有關(guān),與彎扭綜合作用無關(guān)。在梯度滲透鍍層對(duì)漸開線花鍵副微動(dòng)損傷的試驗(yàn)研究中,基于花鍵副齒面極易發(fā)生磨損的特性,對(duì)其表面進(jìn)行梯度滲透處理,并通過電液伺服軸類疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。研究結(jié)果表明:在零件表面形成的新滲透層,提高了金屬表面強(qiáng)度,可大幅度提高零件的耐磨性能,磨損斑面積大約減少了71.4%。同時(shí),當(dāng)花鍵副發(fā)生軸心偏移時(shí),試驗(yàn)機(jī)重新加載,花鍵副各齒磨損程度不同,驗(yàn)證了理論計(jì)算方法的可行性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：V229

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