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- 轴向不对中和弯曲对航空渐开线花键副摩擦磨损特性影响研究
- 作者： 陈元 来源： 南京航空航天大学 年份： 2016 文献类型 ： 学位论文 关键词： 花键 有限元 接触应力 摩擦磨损 梯度渗透
- 描述： 渐开线花键副由内、外花键构成。与其它键联接相比,渐开线花键副具有自动定心好、齿面接触稳定性强、使用寿命长及承载能力大等特点,在航空传动结构中的运用非常广泛。但是,航空渐开线花键的实际运转工况十分复杂、恶劣,在传动载荷和运动过程中发生的振动会使得花键产生微位移,齿面极易发生摩擦磨损而导致联接失效,因此亟需对航空渐开线花键副的摩擦接触特性进行更加深入的探索和研究。在轴心偏移对航空渐开线花键副摩擦接触特性影响研究中,通过VB.NET对CATIA的二次开发获得了花键副装配体的参数化模型。考虑轴心偏移对渐开线花键副摩擦接触特性的影响,采用有限元法对花键副齿面的接触应力和相对滑移进行了数值仿真分析,获得了其相应的分布规律;引入摩擦功概念,分析比较了不同扭矩影响下的花键副摩擦功变化。研究结果表明:轴心偏移条件下,花键副各齿接触应力及相对滑移分布不均匀,磨损程度也各不相同;轴心偏移会明显增大接触应力和相对滑移量;偏移量增大,接触应力和相对滑移也相应增大,但增幅较小。增大扭矩,各齿摩擦功相应增加,增幅较为恒定。在轴心偏移对花键副微动损伤的影响研究中,采用数值仿真法计算了轴心偏移条件下的花键副齿面微动损伤情况,并分析了摩擦系数、外花键孔径、接触长度、齿数和模数等参数对微动损伤的影响。研究结果表明:存在轴心偏移时,适当增大摩擦系数可降低各齿滑移量的不均匀性;设计花键联接副时,孔径比应不低于64%;为增大花键联接副的使用寿命,接触长度比应不小于50%。在挠度对航空渐开线花键副微动摩擦参数的影响研究中,重新定义了花键副的边界条件,使其形成两端铰支模型,更加接近真实工况,分析弯矩/挠度和扭矩综合作用下,花键副接触段摩擦磨损特性,获得了花键副的接触应力及相对滑移分布曲线。研究结果表明:在弯矩和扭矩综合作用后,应力主要集中在齿根处,极易疲劳和磨损失效;最大滑移量的变化只与弯矩施加方向有关,与弯扭综合作用无关。在梯度渗透镀层对渐开线花键副微动损伤的试验研究中,基于花键副齿面极易发生磨损的特性,对其表面进行梯度渗透处理,并通过电液伺服轴类疲劳试验机进行对比试验。研究结果表明:在零件表面形成的新渗透层,提高了金属表面强度,可大幅度提高零件的耐磨性能,磨损斑面积大约减少了71.4%。同时,当花键副发生轴心偏移时,试验机重新加载,花键副各齿磨损程度不同,验证了理论计算方法的可行性。