摘要 ：

高速滚珠丝杠副非赫兹接触应力计算

关键词 ：

接触应力 最小余能原理 赫兹接触 共轭梯度法 滚珠丝杠副

引用：

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摘要 ：

提出并系统研究了一种基于复合球形颗粒链的新型压电俘能器,从俘能机理、系统搭建和性能优化等方面进行了探究,并建立了完善的孤立波压电俘能理论模型.采用四阶龙格库塔法求解各颗粒的运动微分方程,将计算得到的位移运用赫兹接触定律转化为各颗粒间的动接触力,并引入压电方程计算压电元件的开路电压.再在Simulink仿真软件中建立俘能电路模型,将开路电压转化为储能电容的电压值.在理论分析基础上,搭建了两种球形颗粒链式压电俘能器,并进行了典型信号的采集实验.结果表明,复合式颗粒链具有独特的"能量陷阱"现象,与理论计算结果一致.通过分析总结颗粒链结构、激振力幅值及压电元件厚度与数量等参数对俘能效率的影响规律,为基于复合球型颗粒链的新型压电俘能器优化设计奠定了基础.

关键词 ：

俘能器 复合颗粒链 孤立波 实验装置 理论模型

引用：

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摘要 ：

在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道之间的摩擦和磨损导致滚珠丝杠副精度衰退,降低其精度保持性.针对高速滚珠丝杠副螺旋线滚道接触区域的非对称性,采用传统的赫兹接触理论对丝杠和螺母滚道接触几何形状和关系的计算存在较大误差,提出了一种基于最小余能原理对高速滚珠丝杠副滚珠与滚道之间的法向接触应力进行分析计算的方法.首先,基于Frenet-Serret坐标转换公式建立滚珠丝杠副坐标系,对滚珠与滚道接触点处的接触情况进行几何描述,并通过2维插值算法重新进行网格划分以便于后续的接触力学分析;对滚珠与滚道之间的接触区域和控制方程进行离散化分析,提高数值计算的精确性;为了解决接触问题计算求解过程复杂、收敛速度缓慢,通过运用变分原理将接触问题转成极值问题,采用共扼梯度法进行循环迭代来实现快速收敛求解,提高接触数值解法的计算效率,求解出滚珠与滚道之间的接触应力分布;由于接触表面变形的计算相当于求影响系数矩阵与法向压应力之间的卷积,2维卷积运算和对应的2维快速傅里叶变换被用于求解接触问题的数值解.在数值求解中,主要的计算量集中在弹性变形的计算上,使用2维快速傅里叶变换(FFT)技术方便快速地计算接触区域弹性变形.将最小余能原理与赫兹接触理论分别用于求解光滑的球与平面之间的弹性接触应力分布,将两种计算方法得出的结果进行对比,计算数值重合度很好,验证了基于最小余能原理求解接触应力分布的正确性;基于最小余能原理分析螺旋升角对滚珠与滚道接触点处的接触面积和弹性变形的影响,并将该方法所得结果与赫兹接触理论计算结果进行对比分析,发现赫兹接触解与最小余能非赫兹接触精确解相比,随着滚珠丝杠副滚道螺旋升角的增大,丝杠与滚珠接触点A处的误差始终大于螺母与滚珠接触点B处的误差,丝杠滚道与滚珠接触点A处非赫兹解接触应力峰值逐渐变小,螺母滚道与滚珠接触点B处非赫兹解接触应力峰值逐渐增大,且接触点A处应力峰值始终大于接触点B处峰值,计算所得滚珠与滚道接触区域的面积和长短轴有所不同.最小余能原理非赫兹接触计算方法可以准确计算滚珠和滚道接触区域应力分布,并且可以全面和准确的计算滚道磨损带的宽度和深度.研究结果表明,采用最小余能非赫兹接触解可以有效提高滚珠丝杠副接触应力分布计算精度,保证滚珠丝杠副的精度保持性.

关键词 ：

共轭梯度法 滚珠丝杠副 赫兹接触 最小余能原理 接触应力

引用：

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摘要 ：

渐开线齿轮的刚度研究是动力学研究的基础.传统的扭转模型均基于光滑接触表面的赫兹接触理论,所建立的模型多是理想接触模型.为了准确计入粗糙齿面形貌对齿轮接触和扭转刚度的影响,提出了基于分形理论的渐开线齿轮扭转刚度模型,为齿轮齿面参数的设计和加工方式的选择提供了理论依据.

关键词 ：

扭转刚度 接触刚度 分形接触模型 渐开线齿轮

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摘要 ：

为了准确预测直线滚动导轨副的摩擦力大小及受影响因素,本文考虑导轨副的流体润滑状态,基于Hertz接触理论研究了直线导轨副摩擦力受滚珠接触角和预紧力的影响规律.基于接触理论建立了直线导轨滑块的受垂直载荷的静力学平衡方程.利用Hertz接触理论分析直线滚动导轨受外力时各列滚珠接触力的变化情况,并结合对临界载荷的分析,建立了随外载荷变化的考虑润滑油膜阻力的直线滚动导轨副摩擦力模型.以国产某型号直线滚动导轨副为研究对象,对所建立的受载摩擦力模型进行试验验证.通过试验数据与理论数据的分析和对比,验证了润滑油膜阻力、接触角和预紧力等因素对直线导轨副摩擦力的影响规律.研究表明,直线滚动导轨副摩擦力在润滑条件...

关键词 ：

直线滚动导轨副 摩擦力 赫兹接触 接触角 油膜阻力

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摘要 ：

采用有限元方法获得不同转速下端面和锥面的接触压强,基于该压强采用三维分形和赫兹接触理论计算双面锁紧刀柄与主轴的接触刚度,建立高转速下主轴-双面锁紧刀柄系统仿真模型。分析不同参数对主轴-双面锁紧刀柄(BTF40)系统锥面接触率及结合部接触刚度的影响规律,确定了该新型刀柄的极限转速、拉刀力、碟簧刚度和碟簧预紧力的合理取值区间,研究结果为双面锁紧刀柄的设计与优化提供了理论依据。

关键词 ：

接触刚度 高转速 双面锁紧刀柄 三维分形理论

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摘要 ：

针对金属板结构中微裂纹检测问题,进行基于二次谐波的非线性兰姆波检测方法研究。基于赫兹接触理论,进行板中二次谐波非线性兰姆波理论研究,建立板中兰姆波二次谐波与微裂纹尺寸的关系模型。进行板中微裂纹非线性兰姆波数值仿真,研究不同长度和宽度的微裂纹对兰姆波二次谐波非线性效应的影响。结果表明,随着微裂纹长度增加,二次谐波幅值呈增加趋势;随着微裂纹宽度增加,二次谐波幅值呈减小趋势。在以上研究基础上,进行板中微裂纹非线性兰姆波检测试验研究。结果表明,通过测量结构的兰姆波二次谐波非线性系数,可用于结构中微裂纹检测与定量评价。研究工作为板中微裂纹定量检测做了有益探索。

关键词 ：

二次谐波 微裂纹 无损检测 赫兹接触理论 非线性兰姆波

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为研究滚珠直线导轨副磨损和精度损失规律,基于赫兹接触理论建立了滚珠直线导轨副力学模型。使用分形函数表征滚珠和滑块滚道接触区表面,并采用结构函数法求得滚道表面的分形参数。考虑滚珠和滑块滚道之间的润滑状态,在分形接触模型下对滚珠和滑块滚道接触区域的微分形表面进行了受力分析。基于粘着磨损理论分析了滚珠和滚道接触面微凸体的磨损过程,并在此基础上结合蠕滑理论建立了滚珠和滚道接触面的分形磨损模型。最后,以某型号滚珠直线导轨副为研究对象进行了仿真分析,得到不同载荷和不同跑合距离下滚珠直线导轨副磨损和精度退化规律。

关键词 ：

分形理论 滚珠直线导轨副 精度退化 蠕滑理论

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摘要 ：

针对大跨空间结构的结构特点和纯滚动隔震体系的不足,提出软钢-滚动隔震支座,并根据隔震支座的受力特点,建立软钢的力学分析模型;依据赫兹接触理论,计算滚珠静载荷下的特征参数。同时,运用有限元软件ANSYS模拟隔震支座的静荷载作用下力学特征和滞回特性,获得其主要力学性能参数,并与所建立力学分析模型及赫兹理论进行对比分析,二者基本一致。分析结果表明,本支座具有良好的受力性能和理想的滞回耗能性能,滚珠滞回耗能性能很低。

关键词 ：

软钢 赫兹理论 滚动隔震 接触分析

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摘要 ：

本发明涉及一种含单点故障的滚动轴承振动响应仿真分析方法。首先基于赫兹接触理论，运动运动学和动力学相关知识，综合考虑滚珠滑移、油膜刚度等影响因素建立滚动轴承5自由度非线性振动模型及其动力学微分方程组，然后根据滚珠滚过局部缺陷时滚珠接触变形会发生变化，将滚动轴承局部故障模型引入到滚动轴承动力学微分方程中，接下来根据缺陷长宽比、缺陷尺寸与滚珠尺寸比将滚动轴承单点缺陷分类，建立不同的缺陷形状函数；利用MATLAB软件中的ode求解器求解微分方程组，分别仿真出滚动轴承内圈、外圈及滚珠存在单点故障时的振动响应。该方法能够仿真出带有不同尺寸缺陷的轴承的振动响应，与传统的通过实验方法获取故障轴承振动响应的方法相比，本发明方法实验周期短同时节约实验成本。应用本方法计算的故障滚动轴承振动响应能为后期的滚动轴承故障诊断研究奠定基础。

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