本文進(jìn)行了滑移型三叉式聯(lián)軸器的抗磨損結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并分別在等溫牛頓流體條件與熱牛頓流體條件下考察了各主要因素對其潤滑性能的影響。同時(shí),作為抗磨損結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和潤滑分析的準(zhǔn)備工作,滑移型三叉式聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)特性也被研究了。 在滑移型三叉式聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析中,首先利用坐標(biāo)變換技術(shù)建立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)方程組,然后使用數(shù)值方法考察了聯(lián)軸器夾角、滑桿回轉(zhuǎn)半徑、輸出軸長度及輸入軸頻率對其運(yùn)動(dòng)學(xué)特性的影響。各運(yùn)動(dòng)學(xué)曲線均相似于正弦函數(shù),輸出角誤差、輸出軸角速度誤差及聯(lián)軸器夾角的波動(dòng)均3倍頻于輸入軸,滑桿對三叉的相對運(yùn)動(dòng)2倍頻于輸入軸,滑桿對輸入軸的相對運(yùn)動(dòng)與輸入軸同頻率。聯(lián)軸器夾角、滑桿回轉(zhuǎn)半徑及輸入軸頻率的增大,不僅增強(qiáng)了滑桿的相對運(yùn)動(dòng),還導(dǎo)致輸出軸沿回轉(zhuǎn)方向的周期性振動(dòng)的增強(qiáng)。但是,輸出軸長度的增加減弱了輸出軸沿回轉(zhuǎn)方向的周期性振動(dòng),且輸出軸長度幾乎不影響滑桿的相對運(yùn)動(dòng)。另外,聯(lián)軸器夾角及滑桿回轉(zhuǎn)半徑的增大都導(dǎo)致了聯(lián)軸器夾角波動(dòng)的增強(qiáng),而輸出軸長度的增大減弱了聯(lián)軸器夾角的波動(dòng)。 在滑移型三叉式聯(lián)軸器的動(dòng)力學(xué)分析中,首先通過受力分析建立了滑移型三叉式聯(lián)軸器的動(dòng)力學(xué)方程組,然后使用高斯列主元消去法進(jìn)行求解。動(dòng)力學(xué)分析主要考察了輸入軸一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中輸入軸和輸出軸2處支撐的受力、輸出扭矩、輸入軸上3個(gè)孔的受力及3個(gè)叉桿臂的受力變化情況以及滑桿回轉(zhuǎn)半徑、輸出軸長度、輸入軸長度、輸入軸頻率、滑桿質(zhì)量及聯(lián)軸器夾角等對它們的影響。各處受力及力矩均相似于正弦曲線。輸入軸和輸出軸2處支撐的受力及力矩都3倍頻于輸入軸,輸出扭矩也3倍頻于輸入軸,輸入軸上3個(gè)孔的受力及3個(gè)叉桿臂的受力均與輸入軸同頻率。隨著輸出軸長度的增大,輸入軸和輸出軸2處支撐的受力及力矩波動(dòng)減弱,輸出力矩及叉桿臂上的圓周力波動(dòng)也減弱;但是,輸入軸孔上的受力及叉桿臂上垂直于三叉平面的分力幾乎不受輸出軸長度影響。隨著滑桿回轉(zhuǎn)半徑、輸入軸頻率及滑桿質(zhì)量的減小,各處受力及力矩波動(dòng)均減弱。輸入軸長度的減小僅僅使得輸入軸支撐處的2個(gè)力矩波動(dòng)減弱,而幾乎不影響其它受力及力矩。輸入軸孔上的受力幾乎不受聯(lián)軸器夾角影響,而聯(lián)軸器夾角的減小使得其它受力及力矩波動(dòng)減弱。 根據(jù)滑移型三叉式聯(lián)軸器的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,確定輸入軸上的孔與滑桿之間的配合表面為抗磨損結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及潤滑分析的主要目標(biāo),并對滑桿進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)。此后,對上述配合表面進(jìn)行受力分析,并使用無限長假設(shè)獲得了其簡化幾何模型。針對獲得的簡化幾何模型,在等溫牛頓流體條件下對其潤滑特性進(jìn)行了數(shù)值分析,考察了有效半徑、輸入軸頻率、振幅、簡化彈性模量、施加載荷及潤滑劑粘度等對壓力及油膜厚度的影響。有效半徑的增大使得潤滑油膜厚度增大而壓力減小。振幅、頻率或潤滑劑粘度的增大都將使得油膜厚度增大,但其對壓力的影響主要集中在第二壓力峰附近。簡化彈性模量幾乎不影響油膜厚度,但簡化彈性模量的增大將會(huì)引起壓力分布的升高。施加載荷越大,接觸區(qū)壓力越大,潤滑油膜厚度越小。 本文在考慮溫度變化的條件下,進(jìn)一步對使用牛頓流體潤滑劑時(shí)簡化幾何模型的潤滑性能進(jìn)行了數(shù)值分析,考察了有效半徑、頻率、振幅、粘壓系數(shù)及粘溫系數(shù)等對壓力、油膜厚度及溫度的影響,并對等溫及熱條件下的壓力及油膜厚度進(jìn)行了比較。與等溫條件相比,熱條件下油膜厚度更小且第二壓力峰更弱。靜止固體表面的溫度高于運(yùn)動(dòng)固體表面的溫度。增大有效半徑、頻率及振幅或減小粘壓系數(shù)及粘溫系數(shù),都將使得油膜厚度增大。增大頻率、振幅及粘壓系數(shù)或減小有效半徑及粘溫系數(shù)都將使得油膜中層的溫度升高。有效半徑越大,接觸區(qū)壓力越小。頻率、振幅、粘壓系數(shù)及粘溫系數(shù)等對壓力的影響主要集中在第二壓力峰。
【學(xué)位單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2010
【中圖分類】：TH133.4
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 聯(lián)軸器
        1.1.2 萬向聯(lián)軸器
        1.1.3 萬向聯(lián)軸器對
        1.1.4 等速萬向聯(lián)軸器
        1.1.5 滑移型三叉式聯(lián)軸器
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 三叉式聯(lián)軸器研究現(xiàn)狀
        1.2.2 潤滑領(lǐng)域研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及意義
        1.3.1 主要研究內(nèi)容
        1.3.2 本文研究工作的意義
第2章 運(yùn)動(dòng)學(xué)特性
    2.1 坐標(biāo)系統(tǒng)
        2.1.1 滑移型三叉式聯(lián)軸器的自由度
        2.1.2 坐標(biāo)系統(tǒng)
    2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.2.1 輸入輸出角關(guān)系
        2.2.2 滑桿的相對位移
        2.2.3 聯(lián)軸器夾角的波動(dòng)
    2.3 數(shù)值方法
    2.4 結(jié)果與討論
        2.4.1 輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性
        2.4.2 滑桿對三叉的相對運(yùn)動(dòng)
        2.4.3 滑桿對輸入軸的相對運(yùn)動(dòng)
        2.4.4 聯(lián)軸器夾角的波動(dòng)
    2.5 結(jié)論
    2.6 本章小結(jié)
第3章 動(dòng)力學(xué)特性
    3.1 動(dòng)力學(xué)方程
        3.1.1 輸出軸受力分析
        3.1.2 輸入軸受力分析
        3.1.3 滑桿受力分析
        3.1.4 動(dòng)力學(xué)方程組
    3.2 結(jié)果與討論
        3.2.1 各處力(矩)在輸入軸一個(gè)旋轉(zhuǎn)周期中的基本波形
        3.2.2 滑桿回轉(zhuǎn)半徑的影響
        3.2.3 輸出軸長度的影響
        3.2.4 輸入軸長度的影響
        3.2.5 輸入軸頻率的影響
        3.2.6 滑桿質(zhì)量的影響
        3.2.7 聯(lián)軸器夾角β 的影響
    3.3 結(jié)論
    3.4 本章小結(jié)
第4章 抗磨損結(jié)構(gòu)及其等溫條件下的潤滑特性
    4.1 聯(lián)軸器磨損的主要位置
        4.1.1 聯(lián)軸器磨損的主要位置
        4.1.2 兩個(gè)簡化
    4.2 抗磨損結(jié)構(gòu)
        4.2.1 潤滑油膜形成機(jī)理
        4.2.2 抗磨損結(jié)構(gòu)
    4.3 數(shù)學(xué)建模
        4.3.1 幾何模型
        4.3.2 控制方程
    4.4 數(shù)值方法
    4.5 結(jié)果與討論
        4.5.1 有效半徑對壓力及油膜厚度的影響
        4.5.2 頻率對壓力及油膜厚度的影響
        4.5.3 振幅對壓力及油膜厚度的影響
        4.5.4 簡化彈性模量對壓力及油膜厚度的影響
        4.5.5 載荷對壓力及油膜厚度的影響
        4.5.6 潤滑劑粘度對壓力及油膜厚度的影響
    4.6 與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較
    4.7 結(jié)論
    4.8 抗磨損結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)
    4.9 本章小結(jié)
第5章 考慮熱效應(yīng)時(shí)的潤滑特性
    5.1 控制方程
    5.2 數(shù)值方法
    5.3 結(jié)果與討論
        5.3.1 等溫條件下與熱條件下壓力及油膜厚度的對比
        5.3.2 有效半徑對壓力、油膜厚度及溫度的影響
        5.3.3 頻率對壓力、油膜厚度及溫度的影響
        5.3.4 振幅對壓力、油膜厚度及溫度的影響
        5.3.5 粘壓系數(shù)對壓力、油膜厚度及溫度的影響
        5.3.6 粘溫系數(shù)對壓力、油膜厚度及溫度的影響
    5.4 結(jié)論
    5.5 抗磨損結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)
    5.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間完成的學(xué)術(shù)論文

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