一、弹性点接触问题的数值求解与应用（论文文献综述）
姚明鲁[1]（2021）在《间歇运动条件下滚子链的热弹流润滑问题的数值分析》文中研究说明本文运用弹流润滑理论,以滚子链传动为研究背景,采用数值分析的方法由简单到复杂研究了套筒-销轴铰链副接触区的润滑状态。由于加工误差的存在,套筒-销轴之间会存在点接触区,因此本论文的研究基于点接触假设。主要研究内容包括:（1）建立了间歇运动条件下点接触等温弹流润滑的数学模型,得到了针对该问题的完全数值解。研究了间歇运动、椭圆比、表面单粗糙谷/峰对接触区润滑状态的影响。发现间歇运动的停歇阶段由于挤压效应产生凹陷油膜,整体膜厚较低。椭圆比的增大会使得油膜压力发生不同程度的减小以及膜厚发生不同程度的增加。粗糙谷在一定程度上可以起到储油的功能。粗糙峰的存在容易在停歇阶段造成两表面直接接触引发润滑失效等。（2）将热效应考虑在内,建立了点接触稳态热弹流润滑问题的数学模型,得到了该问题下的完全数值解。详细研究了椭圆比、不同形式的表面织构以及当量曲率半径对接触区润滑状态的影响。发现随着椭圆比的增大,油膜压力与膜厚并不是线性变化,存在合适的椭圆比对接触区润滑状态有益。对表面织构进行合适的选取以及存在合适的当量曲率半径,同样可以形成有益的润滑状态。（3）进一步地,建立了间歇运动条件下点接触热弹流润滑的数学模型,得到了该问题的完全数值解。研究了热效应、载荷、周期时间对接触区润滑状态的影响。通过与等温解的比较,发现热效应可以显着降低油膜压力以及膜厚。油膜压力对载荷很敏感,而膜厚对载荷并不像压力那样敏感。周期时间的长短对接触区润滑状态有较大影响,当周期时间较短时,停歇阶段的油膜厚度更厚。
连智[2]（2021）在《变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面磨损特性研究》文中提出变双曲圆弧齿线圆柱齿轮作为一种新型圆柱齿轮,相较于相同结构参数（如模数、齿数以及压力角等）的直齿轮、斜齿轮、人字齿轮等具有更好的传动性能,且适用于高速重载的工况下,但对于高速、重载的齿轮传动,齿面磨损是最基本的失效形式之一,也是功率损失最主要的原因之一。因此,研究这种新型齿轮在不同情况下的润滑与磨损对于延长齿轮寿命以及降低齿轮损耗有重要的意义。本课题主要针对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮混合润滑特性、干摩擦以及热混合润滑下的磨损特性进行研究。（1）根据变双圆弧齿线圆柱齿轮的齿面方程建立一对相互啮合的齿轮副,结合齿轮啮合原理,推导出变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的主曲率与诱导法曲率,利用数值计算求得变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹凸面的主曲率以及诱导法曲率的变化情况,为后面的研究奠定了基础;通过齿廓方程分析变双曲圆弧齿线圆柱齿轮各个截面的齿廓形状。（2）通过对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮模型的简化,推导出变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的曲率半径、接触半宽以及接触压力,进而建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮在干摩擦下的齿轮磨损预测模型;通过对磨损计算模型的对比验证,证明此磨损预测模型的合理性;通过数值计算求得变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的磨损变化情况,并分析齿轮设计参数和工况参数对齿轮磨损的影响。（3）通过混合润滑点接触基本方程与变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的传动特性,建立适合变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的混合润滑预测模型;利用复合迭代法求解变双曲圆弧齿线圆柱齿轮混合润滑下的压力以及油膜膜厚的分布规律,并分析传动参数以及设计参数对油膜压力以及油膜膜厚的影响。（4）结合变双曲圆弧齿线圆柱齿轮混合润滑预测模型、闪温模型以及修正的Archard磨损模型建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮在热混合润滑下的磨损预测模型;通过数值计算求解此磨损预测模型得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮在热混合润滑下磨损的变化情况,并分析齿轮的设计参数和工况参数对热混合润滑下齿轮磨损的影响;通过与干摩擦下齿轮磨损情况对比,进一步分析表面粗糙度和润滑油性能对齿轮磨损的影响。本课题的研究结果表明良好的润滑与高精度的齿面可减少齿面磨损,其中,齿面精度的高低对于齿面磨损的影响更大一些。同时,通过本课题的研究,也可以为变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的失效研究以及寿命预测提供一定的理论基础。
陈克应[3]（2020）在《高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究》文中研究表明高端机械设备关键摩擦副在异常工况下发生高强接触时,摩擦界面局部接触载荷急剧升高,润滑油膜厚度减小,界面润滑性能下降,摩擦力随之增加,从而加剧了机械零件表面的摩擦磨损,进而使其出现故障和使用寿命缩短的风险升高,最终带来严重的经济损失和生产安全事故。改善摩擦界面在高强接触状态下的润滑性能,是提高机械设备零部件综合性能和故障容错率的关键。本文从提高摩擦界面在高强接触状态下的润滑性能出发,基于织构动压润滑原理,耦合异质颗粒复合材料力学和弹流润滑理论,建立了夹杂弹流润滑理论模型,考虑流体在高强接触条件下呈现出的非牛顿特性及温度变化,对不同颗粒参数和环境因素下夹杂弹流润滑的摩擦特性进行研究。以改善高强接触摩擦副弹流润滑条件为目的对异质颗粒参数进行综合优化,为实现异质颗粒摩擦界面在先进机械设备高强接触摩擦界面的应用提供了新的理论和技术基础。1单层颗粒规律分布异质复合材料应力场与表面形貌仿真研究。本文为了研究异质颗粒复合材料表面“类织构”结构的形成机理,采用均布载荷来模拟流体对固体接触面的近似作用力,并运用APDL语言建立了异质颗粒复合材料的力学仿真模型。用此模型研究了不同椭球颗粒长径比、材料特性、倾斜角度、埋藏深度等参数对异质颗粒复合材料内部应力场和表面位移的影响。从材料力学角度对异质复合材料表面“类织构”结构的形成机理进行了分析,为后续研究奠定基础。2异质颗粒摩擦界面弹流润滑及其结构参数优化数值研究。本文将异质颗粒摩擦界面弹性场与点接触弹流润滑理论进行耦合得到夹杂弹流润滑数学模型,同时考虑了摩擦界面间流体的非牛顿特性,采用Eyring模型对夹杂弹流润滑摩擦特性进行求解。分析了异质颗粒参数对夹杂弹流润滑行为及摩擦特性的影响,以改善界面润滑性能为目的对异质颗粒相关参数进行了初步优化。研究表明,合理的颗粒材料特性和结构参数可以有效减小异质颗粒摩擦界面弹流润滑的牵曳力,改善界面润滑性能。3不同颗粒分布密度和规律的异质摩擦界面弹流润滑数值研究。本文在前期颗粒参数优化的基础上,建立了含有不同颗粒分布密度和规律的夹杂弹流润滑理论模型。考虑到模型中颗粒数量增加对求解速度的制约,本文采用了多重网格算法（MG）对模型求解过程进行优化,通过求解分析得到了不同颗粒密度及分布规律情况下异质颗粒摩擦界面弹流润滑油膜和摩擦特性的变化特征,基于前期优化的结构参数实现了对颗粒分布密度和分布规律的进一步优化。4异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑研究。摩擦界面发生高强接触时,接触载荷升高,高速运动过程中润滑油膜因粘性剪切和压缩作用而发热,流场热效应不能忽略。本文考虑了流场温度变化对油液粘度和密度的影响,建立了异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑的理论模型。散热过程中,考虑界面热传导性能会受颗粒的影响而发生改变,文中对能量方程边界条件进行了改进,通过对能量方程和Reynolds方程的联合求解得出异质摩擦界面弹流润滑油膜厚度、压力、温度的分布情况。以保证界面润滑性能处于良好状态的同时实现对油膜温升的控制为目的,完成了对异质颗粒相关参数的优化。5等效异质颗粒摩擦界面弹流润滑性能实验研究。本文根据异质颗粒摩擦界面的结构和功能特点对其进行了等效化处理,设计并加工出了不同结构参数和材料特性的样本进行了实验与理论研究。为了提高数值研究的准确性,文中采用SP模型对实验样本的整体材料特性进行了估算。将理论与实验相结合对Stribeck曲线进行拟合,确定实验样本处于弹流润滑接触时摩擦试验机的工作参数,在此工况范围内完成了对不同颗粒参数和运动速度下等效异质颗粒摩擦界面点接触弹流润滑性能的测试。
路遵友[4]（2020）在《滚动轴承热弹流润滑特性研究》文中研究表明滚动轴承被广泛用于具有旋转运动的高端机电系统中,润滑条件会直接影响轴承的摩擦学特性和机电系统的运动稳定性,滚动体与内、外圈接触弹流润滑特性可借助弹性流体动压润滑理论来分析和计算。以往的研究中,国内外学者考虑热效应和粗糙度的影响以期获得与真实值更加贴切的数值解。本文以滚动轴承为研究对象,考虑微观表面、热弹性变形、弹性模量变化等方面的影响因素,对接触表面的弹流润滑特性、热应力和热变形等方面进行了研究,为滚动轴承润滑分析与结构设计提供有价值的理论参考。论文主要研究内容包括:（1）运用多重网格法全近似格式,采用4层W循环结构分析了网格节点个数及松弛因子对最大误差的影响。基于热弹性力学理论,利用Bessel函数,结合应力函数法推导了圆柱体的热应力和热变形表达式,通过算例给出了Bessel函数的参数求解方法。（2）建立了深沟球轴承滚珠与内圈的椭圆点接触微观热弹流润滑模型,求解了6206深沟球轴承在不同类型粗糙度下弹流润滑特性,研究了不同随机粗糙度下内圈转速和综合弹性模量变化对弹流润滑特性的影响规律。（3）计入了热变形的影响,建立了圆柱滚子轴承滚子与内圈的有限长线接触热弹流润滑模型,引入热力转换原理,求解了NU204圆柱滚子轴承接触表面的弹流润滑特性,实现了对润滑接触表面的热弹性变形和热应力的求解,研究了内圈转速、载荷、黏度变化分别对润滑特性、热弹性变形和热应力的影响规律。（4）考虑微观表面和热变形的影响,建立了角接触球轴承滚珠与内圈的椭圆点接触微观热弹流润滑数学模型,以7032C角接触球轴承为研究对象计算了热弹流润滑特性,得到了接触表面的热弹性变形和热应力的分布,研究了内圈转速、轴向载荷和初始黏度变化对油膜压力、膜厚、温升、热弹性变形及热应力的影响。（5）综合考虑粗糙度、热变形和弹性模量的影响,建立了滚针轴承滚针与内圈有限长线接触热弹流润滑接触模型,提出了一种求解热弹流润滑特性的数值方法。该方法中,引入了弹性模量随温升的变化关系,求解了弹性模量场。以NAV4004滚针轴承为研究对象求解了润滑接触表面的油膜压力、膜厚、温升、弹性模量和热弹性变形的分布情况。进一步研究了载荷和卷吸速度分别对弹性模量、油膜压力和膜厚的影响规律。（6）利用其他学者在滚动轴承弹流润滑油膜测量的实验研究数据对本文提出的数值计算方法进行了验证。分别针对阻容振荡法和超声法油膜厚度测量实验中的D1842926N1Q1和N2312圆柱滚子轴承尺寸与润滑油参数,利用提出的考虑弹性模量变化和热弹性变形的有限长线接触热弹流润滑数值计算方法求解了最小油膜厚度,分别与对应工况下的实验数据进行对比,数值解与实验值吻合较好。
卫培梁[5]（2020）在《表面点接触润滑及筝形织构润滑摩擦特性研究》文中指出机械表面间存在大量的摩擦副,摩擦会导致机械设备的磨损,进而造成机械设备发生故障,润滑和表面织构是减少摩擦磨损的重要措施,也是提高能源利用率的一个关键点。本文主要从点接触混合润滑和表面织构润滑方面展开研究,对零件表面间的减摩具有重要意义。本文将微凸体的接触用球与粗糙平面的接触来简化,建立了基于统一 Reynolds方程的点接触润滑模型,求解在纯滚动工况下横向、纵向、各向同性表面纹理在不同黏度下的膜厚和压力分布,并计算了不同表面纹理幅值对润滑特性的影响。结果表明:黏度越高的润滑油越容易形成较厚润滑油膜;黏度较低的润滑油扩展性较好,且润滑范围较大;黏度较高的润滑油,压力分布均匀、紧凑;在同工况下,各向同性表面纹理形成润滑油膜的能力最强、膜厚最厚,纵向次之,横向最小,但各向同性表面纹理的最大压力最大,横向次之,纵向最小;在同黏度条件下,随着幅值的增大,中心膜厚变小,接触面积比增大。在工程实际中,根据加工方式以及加工的纹理方向选取润滑油的黏度,为工程实际提供参考。为了更全面地探究织构化表面对润滑摩擦的影响,本文设计了一种筝形表面织构,首先采用Fluent软件进行仿真计算,其次使用激光打标机对淬火后的40Cr进行织构化处理,最后运用摩擦磨损实验机进行摩擦磨损实验。主要探究了筝形织构各参数（面积率、倾斜角度、深度、边夹角、织构大小）的油膜承载力及摩擦系数的大小。综合分析了各因素对摩擦系数的影响。结果表明:实验结果与仿真结果一致,从单因素考虑,随着筝形织构面积率的增大,摩擦系数的趋势是先减小后增大,存在最佳面积率使摩擦系数最小;筝形织构倾斜角度为180°时摩擦系数最小;随着筝形织构深度的增加,摩擦系数的趋势为先减小后增大,存在最佳深度使摩擦系数最小;随着筝形织构边夹角的增大,摩擦系数的趋势为先减小后增大,存在最佳边夹角使摩擦系数最小;随着筝形织构大小的增大,摩擦系数的趋势为先减小后增大,存在最佳织构大小使摩擦系数最小。综合考虑结果是,五个参数对摩擦系数影响的主次顺序为深度、织构大小、倾斜角度、边夹角、面积率,筝形织构的深度和织构大小与摩擦系数呈近线性关系。在实际中应用筝形表面织构减小摩擦时,对于参数的选取和参数的调整提供了理论和实验依据。
宁瑶[6]（2020）在《轴承中的混合弹流润滑理论及磨损分析》文中认为磨损是轴承等零部件在工程实际中最常出现的问题,而磨损、粗糙度等表面形貌,对于两接触面之间的润滑状态有极大影响。压力和热效应也是影响润滑状态的重要因素,因此开展对轴承热弹流润滑的磨损分析有着重要意义。本文以混合弹性流体动力润滑理论为基础,采用理论建模和分析的方法对轴承表面粗糙条件下的磨损特性进行了系统的研究。主要内容如下:基于混合弹性流体动力润滑,研究在一定磨损宽度范围内油润滑轴承的接触行为。通过利用有限差分法,将控制方程中的偏导数用线性代数方程代替,对油膜润滑的雷诺方程进行了求解。并分析不同磨损深度和转速下轴承的接触行为。数值结果表明,磨损区膜厚的变化与轴承转速有很大关系,并且最大膜厚出现的位置随轴承的转动方向而变化。当轴承转速较低时,磨损深度对于轴承接触行为的影响更加显着。根据混合热弹性流体动力润滑理论和能量守恒定律,研究点接触滚动轴承热弹流混合润滑的磨损问题。通过建立润滑剂的温度-压力-粘弹性方程,考虑了温度与轴承压力的相互作用关系。利用有限差分法和复合直接迭代法对雷诺方程进行求解,得到了油膜厚度和油膜压力。采用扫描步进法对能量方程和能量边界条件求解,得到了界面温度的数值解。通过数值求解,讨论不同卷吸速度下考虑表面粗糙度和磨损区域的油膜厚度,压力和表面温度的分布。研究了功能梯度磨损轴承壳在混合弹流润滑状况下的润滑特性。从混合弹流润滑理论出发,结合二维傅里叶变换法和Papkovich-Neuber势函数,得到功能梯度轴承壳的位移和应力方程。采用均匀分层法将功能梯度材料转化为多层结构问题,分析不同表面形貌、功能梯度指数等因素对滚动轴承的润滑情况及应力分布的影响。结果表明,轴承表面的不平整性会增大轴承的局部压力,而功能梯度指数会减小刚体位移值。
马岩[7]（2020）在《点接触弹流润滑拖动特性试验及数值分析》文中提出润滑剂在实际运行工况下的拖动特性对轴承的使用寿命起到至关重要的作用。在点接触弹流润滑理论中,拖动力属于较难计算的数值,同时也是轴承设计过程中基本依据之一,在轴承的实际应用当中也是必不可少的参数。本文研究内容分为三个部分:首先使用球盘试验机对舍弗勒FVA3参考油进行有无自旋运动的拖动特性试验;基于Tevaarwerk-Johnson流变模型对等温条件下点接触弹流润滑拖动特性进行数值计算,并与试验得到的结果对比分析;其次计算点接触热弹流润滑拖动系数的理论值,并与试验数据作对比;最后在考虑自旋运动的条件下,对弹流润滑拖动系数进行数值计算,并与试验数据对比分析。文中采用球盘试验机对润滑油进行了拖动特性测试,分别对不同卷吸速度、载荷、温度以及自旋角度等因素进行试验研究,并分析各变量对润滑油拖动特性的影响。试验结果表明:润滑油拖动系数曲线随着滑滚比的增大,先呈现线性增大,后又趋于水平或下降的趋势。拖动系数随着卷吸速度的增加而减小、随温度的升高而降低、随载荷的增加而增大、随自旋角度的增大而增大。基于T-J流变模型,对点接触等温以及热弹流润滑进行理论计算,得到不同速度、载荷以及温度条件下弹流润滑拖动特性的数值解。计算得到不同速度、载荷等因素对接触区油膜厚度以及压力分布的影响;并将拖动系数的理论计算结果与测试得到的试验数据进行对比,结果表明:在对等温点接触弹流润滑数值计算过程中,T-J流变模型中的膜厚经过膜厚因子修正后,拟合该润滑油拖动系数试验曲线误差较小。对于高温（110℃）条件下的热弹流润滑拖动特性曲线,该流变模型计算得到的理论值与试验结果拟合误差也相对较小;而在常温（20℃）工况条件下,试验过程中随着滑滚比的增加热效应明显,该流变模型计算到的理论值与之拟合误差较大,故该模型不适用于常温环境下热效应明显的理论分析。建立考虑自旋的点接触弹流润滑模型,使用Fortran程序得到考虑自旋运动条件下不同速度、载荷以及自旋角度等因素对接触区润滑剂油膜厚度以及压力分布的影响,结果表明:在考虑自旋角度的情况下,自旋角速度对油膜厚度及压力分布有着显着影响。并基于T-J流变模型计算出自旋状态下点接触弹流润滑拖动特性的数值解,与试验数据相拟合得到的结果表明:在高温工况条件下T-J模型对于试验数据拟合效果相对较好;而在常温工况条件下,试验得到的数据与理论计算值拟合偏差较大,故T-J流变模型对于高温工况条件下该润滑油拖动特性的预测准确,对轴承使用性能的预测起到重要作用。
张欣刚[8]（2020）在《类结构叠放多体系统地震瞬态响应分析》文中进行了进一步梳理工程中存在很多由多个部件叠放而成的机械系统,如桥式起重机、港口起重机以及海上火箭回收平台等。从力学机制来看,这些部件之间存在着明确的单面约束特征。在地震、波浪等基础激励的作用下,部件与部件之间或者整体与基础之间往往发生明显的相对运动,例如滑移、瞬时脱离甚至脱轨,等等。传统的结构动力学方法无法描述单面约束,因此通常将部件之间做绑定处理,进而可采用准静态分析策略（例如反应谱法）来简化结构的瞬态响应分析,所得结果相对保守,无法反映实际的运动情况。多体系统动力学在约束的处理方面积累了大量的成果,因此,将叠放机械系统纳入到多体系统动力学的框架下进行分析就成了自然的选择。实践表明,这类系统不仅包含多体系统动力学的共性问题,还呈现出一些鲜明的特征:从对象结构上看,这些系统尺寸和跨度往往很大,整体呈现出柔性特征,属于多柔体系统接触碰撞动力学的研究范畴;从体系结构上看,这些系统往往需要将部件保持在既定位置,因此其宏观刚体运动往往幅值不大,但由此造成的冲击效应又非常剧烈;从结构设计上看,在设计阶段往往需要依据虚拟样机的仿真结果对设计进行反复修正和验证,重复建模工作量庞大。本文在多柔体系统动力学的框架下,探讨了叠放多体系统的针对性建模方法、柔体间动态接触力的求解以及对复杂工况长时间积分的精细调控等问题。主要工作如下:（1）提出一种分析叠放机械系统瞬态响应的广义模态叠加法。本文将多柔体系统接触碰撞问题导入到叠放机械系统中,结合其宏观刚体运动幅值小、变化快的特征,将这类系统归纳为“类结构叠放多体系统”。论证了自由约束条件下的刚体模态能够反映叠放部件的微幅刚体运动,继而联合应用模态叠加法和模型降噪方法将叠放多体系统的动力学方程改写为一组模态方程。其优势是不需对单面约束进行任何简化,能够反映真实的机构特征,在保证可靠精度的同时提高了建模效率。模型降噪方法能够在建模阶段可控的滤除伪高频振荡,降低系统刚性的同时减少了高频振荡对接触力求解的干扰。（2）提出了多柔体系统中瞬态接触力的分析模型以及求解方法。叠放多体系统部件间的约束机制通过接触力来实现,对柔性部件进行有限元离散引入的伪高频振荡问题使得柔体间接触力的求解变得异常复杂。本文首先引入互补问题描述柔体间的动态接触力,通过在短时区间内对缝隙函数进行均匀化,进而利用时均缝隙函数和接触力建立线性互补方程,最后提出一种规范化方法改善数值性态。该方法客观上将突变的冲击力光滑化,能够综合考虑平顺接触和碰撞,不需在接触状态发生改变时切换模型。同时,接触力的幅值由柔体的本构关系确定,不需要引入多余的本构关系,继而避免了不同本构关系之间的相互干扰。（3）提出了一种避免非零基线问题的人工地震波直接拟合方法。该方法首先将位移时程表示为包络函数与三角级数相乘的形式,进一步求导获得速度、加速度时程表达式,根据地震波在起始段和衰减段应满足的归零条件即可确定该包络函数,从而在拟合前就避免了零线漂移现象。在此基础上,依据单自由度系统的谐波响应解析解,将以反应谱为目标的合成地震波问题转化为一组关于谐波组合系数的非线性方程,进而利用非线性方程组的高效算法求解。数值算例表明拟合误差在5%以内,耗时在200s以内。所提方法为人工地震波快速拟合提供了一种新途径。（4）以三代核环吊为应用背景,针对复杂激励条件下的长时间仿真问题提出一种分段精细调控策略。含接触碰撞问题的大规模结构瞬态响应分析是多柔体系统动力学的前沿课题,其中包含的时空多尺度特征使得求解极为困难。本文辨析了自适应积分器求解控制参数的意义,通过对典型工况进行计算得到了满足数值稳定性的积分步长分布规律,将求解区间进行分段,依据每段区间内的数值性态对积分器最大步长进行限制,避免了自适应积分器进行的大量无效搜寻过程,在不干扰数值求解的前提下显着提高了效率。利用所提方法对地震激励下的核环吊进行瞬态分析,侦测到了跳轨、滑移以及水平冲击等传统结构动力学方法难以反映的非光滑现象,验证了本文方法的有效性。
詹文超[9]（2020）在《汽车变速器齿轴系统关键零件耐久分析及优化设计》文中指出随着汽车普及率的快速增长,消费者对汽车安全性能的重视程度越来越高,同时汽车的开发周期也被急剧压缩,在此背景下,变速器齿轮作为汽车最重要的传动件之一,对其进行自动参数优化设计已成为提高变速器乃至整车可靠性的关键;另外作为在汽车上运用最广泛的承重件,对变速器轴承的接触应力应变开展研究,保证其安全可靠地运行,对提高变速器乃至汽车的安全性能也具有重要的意义。本文以某乘用车变速箱齿轮副为研究对象,首先研究了包括齿轮耐久性能和使用性能在内的变速箱齿轮性能评估方法,总结了在齿轮优化设计中的重要性能评价指标,在此基础上以提高齿轮耐久性能为优化目标,以保证齿轮使用性能为约束条件,建立了汽车变速器齿轮宏观参数多目标优化设计数学模型。本文针对NSGA-III算法在高维多目标优化问题中的局限性,提出了一种改进的遗传算法:引入一种参考点强制关联和“擂台淘汰”的全序机制,这种全序关系使得算法性能不受目标数增加的影响;提出一种基于种群收敛性和分布性统一度量的精英选择策略,使得种群在进化中兼顾收敛性和分布性;另外针对“擂台淘汰”机制带来的计算效率下降的问题,提出一种基于进化代数的自适应遗传算子,提高算法寻优速度。最后以科学计算软件MATLAB为平台,基于改进遗传算法求解变速器齿轮参数多目标优化数学模型,最终优化结果与NSGA-III算法优化结果相比较,在GD指标上提高了4.1%,在IGD指标上提高了86.8%,证明改进遗传算法能在保持种群收敛性相差不大的情况下极大地提高了种群的分布均匀性。在变速器轴承接触力学分析方面,本文首先探讨了Hertz接触理论的基本方程,并且使用Hertz点接触问题的数值求解方法计算了变速器不同档位深沟球轴承最大接触应力,计算结果与商业软件误差小于1%。经典的Hertz线接触理论提出了很多假设,在实际工程上的应用具有很大的局限性,变速箱滚子轴承的接触力学分析属于非Hertz接触问题,本文在对有限长线接触问题进行一维简化的基础上,根据变形协调和力平衡条件,建立了整体接触分析的数学模型,使用MATLAB编制数值求解程序完成了对变速器不同档位圆柱和圆锥滚子轴承接触应力的求解,计算结果与商业软件误差小于4%。本文规范化与标准化了变速箱齿轮参数的自动优化设计流程,提出了一种改进的多目标遗传算法,提高了齿轮参数设计的效率,提高了齿轮设计的质量,同时使用非Hertz接触理论求解轴承接触问题,提高了变速箱轴承接触力学性能分析精度,为汽车变速箱齿轴系统关键零件的设计和性能校核提供了借鉴。
孙丽[10]（2020）在《滚珠式三叉杆万向联轴器弹流润滑特性研究》文中研究说明滚珠式三叉杆万向联轴器具有缓冲减振性好,制作成本低,加工和安装方便,承载大,运行可靠等优点。但此种联轴器滚珠与三柱槽壳的接触处作用力大且相对运动频繁,会产生严重的摩擦磨损。为改善滚珠式三叉杆万向联轴器的摩擦磨损,本文对滚珠式三叉杆万向联轴器的滑块组件进行运动学、动力学特性探究,并在此基础上对其润滑特性进行分析。主要研究内容如下:滚珠式三叉杆万向联轴器滑块组件部分的运动学与动力学特性分析。首先,对联轴器简化几何模型建立运动分析坐标系,运用方向余弦矩阵对滚珠式三叉杆万向联轴器的运动特性进行分析,得到联轴器运行过程中滑块组件的位置及速度变化,并探究不同工况参数对滑块速度的影响;其次,在运动学研究的基础上对三叉杆、三柱槽壳与滑块组件接触处进行受力分析,探究了滑块组件处各力在联轴器运行过程中的变化情况,并分析了不同工况参数对接触点处各力的影响。建立等温点接触弹流润滑模型并探究不同参数对润滑特性的影响。以点接触几何模型为基础,建立等温牛顿流体条件下简化几何模型的润滑分析方程,采用多重网格法的原理进行计算。运用Fortran语言对数值算法进行编程,获得稳定的完全数值解,并得出油膜厚度分布和压力分布的计算结果。最后,利用Origin绘图软件对计算结果进行处理,获得了等温点接触弹流润滑膜厚和压力分布的三维图。并分别探究了不同曲率半径、卷吸速度、粘度、载荷对油膜厚度和压力分布的影响。并通过基于光干涉技术的弹流润滑油膜测量仪进行实验,以验证本部分计算结果的正确性。等温牛顿流体下滚珠式三叉杆万向联轴器的弹流润滑特性以及不同参数对其润滑特性的影响。首先,建立滚珠与滑块槽的弹流润滑模型,并结合联轴器滚珠与滑块槽的运动学与动力学特性,针对相互作用力最大且相对速度最快的1/4周期处进行弹流润滑特性研究。计算过程中,采用多重网格法求解Reynolds方程,采用多重网格积分法求解固体表面变形,通过Fortran语言对数值算法进行编程,得出油膜厚度分布和压力分布的计算结果。分析了在等温牛顿流体条件下,不同输入频率、三柱槽壳半径、轴交角、输入转矩、滚珠半径、润滑油粘度以及弹性模量对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响。热效应对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响。联轴器弹流润滑特性研究中的等温假设只是基于理想条件下的一种假设,仅仅适用于低速、轻载或散热优良等温度变化较小的场合。而当联轴器在高速、重载以及散热不良的工作场合下时,热效应对联轴器的影响是不能忽略的。因此,有必要对热效应下联轴器的润滑特性进行分析。对等温条件下的润滑分析控制方程进行改造,以获得考虑热效应时的润滑分析控制方程。通过Fortran语言对数值算法进行编程,获得润滑油膜膜厚、压力和温度的完全数值解,并对相同工况下等温与热弹流的润滑油膜膜厚和压力进行对比,且进一步探究了不同输入频率、三柱槽壳半径、轴交角、输入转矩、滚珠半径、润滑油粘度以及弹性模量对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响。
二、弹性点接触问题的数值求解与应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、弹性点接触问题的数值求解与应用（论文提纲范文）
（1）间歇运动条件下滚子链的热弹流润滑问题的数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 弹性流体动力润滑理论的发展 |
| 1.3 弹性流体动力润滑数值计算方法的发展 |
| 1.4 现代弹流润滑理论国内外研究现状 |
| 1.5 本文的研究背景 |
| 1.5.1 工业链的发展概况 |
| 1.5.2 相关问题的研究进展 |
| 1.6 本文的研究内容及意义 |
| 1.6.1 研究内容 |
| 1.6.2 研究意义 |
| 第二章 间歇运动条件下点接触等温弹流润滑理论 |
| 2.1 卷吸速度模型的建立 |
| 2.2 基本理论方程 |
| 2.2.1 计算域的取定 |
| 2.2.2 Reynolds方程 |
| 2.2.3 膜厚方程 |
| 2.2.4 粘度、密度方程 |
| 2.2.5 载荷方程 |
| 2.2.6 运动学方程 |
| 2.3 无量纲化 |
| 2.3.1 Reynolds方程的无量纲化 |
| 2.3.2 膜厚方程的无量纲化 |
| 2.3.3 粘度、密度方程的无量纲化 |
| 2.3.4 载荷方程的无量纲化 |
| 2.4 所采用的数值计算方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 间歇运动条件下点接触等温弹流润滑问题结果与讨论 |
| 3.1 物理参数的取定 |
| 3.2 间歇运动的影响 |
| 3.3 表面粗糙谷及其位置的影响 |
| 3.3.1 表面粗糙谷在中央时的影响 |
| 3.3.2 表面粗糙谷在靠近接触区入口时的影响 |
| 3.3.3 表面粗糙谷在靠近接触区出口时的影响 |
| 3.4 表面粗糙峰的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 点接触稳态热弹流润滑理论 |
| 4.1 基本理论方程 |
| 4.1.1 Reynolds方程 |
| 4.1.2 膜厚方程 |
| 4.1.3 粘度、密度方程 |
| 4.1.4 载荷方程 |
| 4.1.5 温度场方程 |
| 4.2 无量纲化 |
| 4.2.1 Reynolds方程的无量纲化 |
| 4.2.2 膜厚方程的无量纲化 |
| 4.2.3 粘度、密度方程的无量纲化 |
| 4.2.4 载荷方程的无量纲化 |
| 4.2.5 温度场方程的无量纲化 |
| 4.3 所采用的数值计算方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 点接触稳态热弹流润滑问题结果与讨论 |
| 5.1 物理参数的取定 |
| 5.2 椭圆比对光滑表面接触的影响 |
| 5.3 表面波纹度的影响 |
| 5.3.1 横向表面波纹度的影响 |
| 5.3.2 纵向表面波纹度的影响 |
| 5.4 不同形式凹槽的影响 |
| 5.4.1 纵向凹槽的影响 |
| 5.4.2 横向粗凹槽的影响 |
| 5.5 当量曲率半径的影响 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 间歇运动条件下点接触热弹流润滑问题 |
| 6.1 基本理论方程 |
| 6.1.1 Reynolds方程 |
| 6.1.2 膜厚方程 |
| 6.1.3 粘度、密度方程 |
| 6.1.4 载荷方程 |
| 6.1.5 温度场方程 |
| 6.2 无量纲化 |
| 6.2.1 Reynolds方程的无量纲化 |
| 6.2.2 膜厚方程的无量纲化 |
| 6.2.3 粘度、密度方程的无量纲化 |
| 6.2.4 温度场方程的无量纲化 |
| 6.2.5 摩擦系数 |
| 6.3 物理参数的取定 |
| 6.4 所采用的数值计算方法 |
| 6.5 结果及讨论 |
| 6.5.1 热效应的影响 |
| 6.5.2 载荷的影响 |
| 6.5.3 运动周期时间的影响 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 本文的创新之处 |
| 7.3 对今后工作的设想与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面磨损特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstracts |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮发展及研究现状 |
| 1.2.1 齿轮的发展及研究现状 |
| 1.2.2 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的发展现状 |
| 1.3 齿轮润滑与磨损的发展及研究现状 |
| 1.3.1 混合润滑的发展现状 |
| 1.3.2 齿轮磨损的发展现状 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的设计 |
| 2.1 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的成形原理 |
| 2.2 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面几何特性 |
| 2.2.1 齿轮齿面方程 |
| 2.2.2 齿轮齿廓方程 |
| 2.3 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的曲率 |
| 2.3.1 曲面的曲率 |
| 2.3.2 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的曲率 |
| 2.4 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的卷吸速度 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 VH-CATT干摩擦下磨损特性分析 |
| 3.1 轮齿接触分析 |
| 3.1.1 变双曲圆弧齿线圆柱齿轮等效模型 |
| 3.1.2 接触半宽的计算 |
| 3.1.3 齿面接触压力的计算 |
| 3.2 磨损模型的建立 |
| 3.2.1 计算流程 |
| 3.2.2 滑动率和滑移距离的计算 |
| 3.2.3 磨损系数的计算 |
| 3.2.4 磨损深度的计算 |
| 3.3 磨损参数的分析 |
| 3.3.1 算例参数与模型验证 |
| 3.3.2 整个啮合过程磨损性能分析 |
| 3.3.3 模数对齿面磨损量的影响 |
| 3.3.4 传动比对齿面磨损量的影响 |
| 3.3.5 齿线半径对齿面磨损量的影响 |
| 3.3.6 输入扭矩对齿面磨损量的影响 |
| 3.3.7 输入转速对齿面磨损量的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 VH-CATT混合润滑特性分析 |
| 4.1 混合润滑控制方程 |
| 4.2 无量纲化方程 |
| 4.3 基本方程的离散格式与数值方法 |
| 4.4 润滑性能分析 |
| 4.4.1 整个啮合过程润滑性能分析 |
| 4.4.2 齿轮表面粗糙度对润滑性能的影响 |
| 4.4.3 初始粘度对润滑性能的影响 |
| 4.4.4 载荷对润滑性能的影响 |
| 4.4.5 卷吸速度对润滑性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 VH-CATT混合润滑下磨损特性分析 |
| 5.1 修正的Archard磨损模型 |
| 5.2 磨损模型的建立 |
| 5.2.1 计算流程 |
| 5.2.2 微凸体负荷比的计算 |
| 5.2.3 齿面闪温的计算 |
| 5.2.4 磨损系数与磨损深度的计算 |
| 5.3 磨损参数的分析 |
| 5.3.1 算例参数 |
| 5.3.2 整个啮合过程磨损性能分析 |
| 5.3.3 模数对齿面磨损量的影响 |
| 5.3.4 传动比对齿面磨损量的影响 |
| 5.3.5 齿线半径对齿面磨损量的影响 |
| 5.3.6 输入扭矩对齿面磨损量的影响 |
| 5.3.7 输入转速对齿面磨损量的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文及其他成果 |
（3）高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的科学意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 异质复合材料接触弹性场和摩擦性能研究 |
| 1.2.2 非光滑表面弹流润滑研究 |
| 1.2.3 异质复合材料表面弹流润滑接触研究 |
| 1.2.4 复合材料及非光滑表面弹流润滑接触温度场研究 |
| 1.3 研究目标及研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 单层颗粒规律分布复合材料应力场与表面形貌研究 |
| 2.1 椭球形异质颗粒复合材料弹性场仿真力学模型的建立 |
| 2.2 椭球形异质颗粒复合材料弹性场计算结果分析 |
| 2.2.1 不同颗粒埋藏深度的复合材料弹性场计算结果分析 |
| 2.2.2 不同粒径比的复合材料弹性场计算结果分析 |
| 2.2.3 不同弹性模量比的复合材料弹性场计算结果分析 |
| 2.2.4 不同倾斜角度的复合材料弹性场计算结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 异质颗粒摩擦界面弹流润滑及其结构参数优化数值研究 |
| 3.1 异质颗粒复合材料弹性场求解 |
| 3.1.1 异质颗粒复合材料接触问题的描述 |
| 3.1.2 异质颗粒复合材料弹性场控制方程 |
| 3.2 异质颗粒复合材料表面点接触弹流润滑模型 |
| 3.2.1 异质颗粒引起的表面位移 |
| 3.2.2 无量纲化 |
| 3.2.3 非牛顿流体的等温点接触EHL滑雷诺方程 |
| 3.2.4 边界条件 |
| 3.2.5 油膜厚度 |
| 3.2.6 粘度—压力方程 |
| 3.2.7 密度—压力方程 |
| 3.2.8 载荷平衡方程 |
| 3.2.9 弹流润滑牵引系数 |
| 3.3 离散化和迭代过程 |
| 3.4 润滑特性分析 |
| 3.4.1 异质颗粒本征应变对弹流润滑的影响 |
| 3.4.2 颗粒埋藏深度对弹流润滑的影响 |
| 3.4.3 颗粒尺寸对弹流润滑的影响 |
| 3.4.4 颗粒间距对弹流润滑的影响 |
| 3.5 异质颗粒对复合材料内部剪应力的影响 |
| 3.5.1 硬质颗粒对最大剪应力区域的影响 |
| 3.5.2 软质颗粒对最大剪应力区域的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 不同颗粒分布密度和规律的异质摩擦界面弹流润滑数值研究 |
| 4.1 异质颗粒复合材料表面弹流润滑数学模型 |
| 4.2 夹杂弹流润滑数学模型离散化 |
| 4.2.1 雷诺方程的有限差分法模型 |
| 4.2.2 方程的离散化 |
| 4.3 夹杂EHL的多重网格求解过程 |
| 4.4 夹杂弹流润滑性能分析 |
| 4.4.1 不同分布密度的颗粒异质复合材料接触应力场 |
| 4.4.2 不同颗粒分布密度对弹流润滑油膜状态和摩擦特性的影响 |
| 4.4.3 颗粒偏置和间距比对弹流润滑摩擦性能的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑研究 |
| 5.1 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑理论模型 |
| 5.2 数值模型的本构方程 |
| 5.2.1 无量纲雷诺方程 |
| 5.2.2 无量纲能量方程 |
| 5.2.3 无量纲膜厚方程及夹杂位移方程 |
| 5.2.4 Roelands粘度-压力和密度-压力的温度方程 |
| 5.2.5 载荷平衡方程 |
| 5.3 异质颗粒摩擦界面线接触热弹流润滑求解过程 |
| 5.3.1 模型离散化 |
| 5.3.2 迭代流程 |
| 5.4 计算结果与分析 |
| 5.4.1 不同颗粒本征应变对热弹流润滑油膜状态的影响 |
| 5.4.2 颗粒尺寸及埋藏深度对最小油膜厚度的影响 |
| 5.4.3 颗粒尺寸和埋藏深度对油膜各层最大温升的影响 |
| 5.4.4 接触间隙中颗粒所在位置及颗粒间隙中点处的温度分布 |
| 5.4.5 运动速度和滑滚比对接触区内最大温升和平均温升的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 等效异质颗粒摩擦界面弹流润滑性能实验研究 |
| 6.1 实验方案设计 |
| 6.1.1 异质颗粒复合材料成型设计 |
| 6.1.2 异质颗粒复合材料实验样本制作 |
| 6.2 异质颗粒复合材料摩擦特性对比实验 |
| 6.2.1 异质颗粒复合材料表面弹流润滑实验设计 |
| 6.2.2 等效异质夹杂复合材料表面点接触弹流润滑数值求解 |
| 6.2.3 实验与理论结果对比分析 |
| 6.2.4 不同等效夹杂界面运动速度下的牵曳系数对比分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结与展望 |
| 7.1.1 工作总结 |
| 7.1.2 研究展望 |
| 7.2 本文创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
| 附录2 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（4）滚动轴承热弹流润滑特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 点接触弹流润滑理论的研究现状 |
| 1.2.2 线接触弹流润滑理论研究现状 |
| 1.2.3 有限长线接触弹流润滑理论的研究现状 |
| 1.2.4 热膨胀系数与机械热变形理论的研究现状 |
| 1.2.5 国内外研究中存在的问题 |
| 1.3 课题来源和主要研究内容 |
| 2 多重网格技术及热弹性变形推导 |
| 2.1 多重网格技术 |
| 2.2 固体表面热弹性变形的推导 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 深沟球轴承微观热弹流润滑分析 |
| 3.1 几何模型 |
| 3.2 数学模型 |
| 3.2.1 基本方程 |
| 3.2.2 方程的无量纲形式 |
| 3.2.3 控制方程的离散化 |
| 3.3 数值方法 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 随机粗糙度与参数变化的影响分析 |
| 3.4.2 Y方向粗糙度与参数变化的影响分析 |
| 3.4.3 X方向粗糙度与参数变化的影响分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 考虑热弹性变形的圆柱滚子轴承热弹流分析 |
| 4.1 接触模型 |
| 4.2 数学模型 |
| 4.2.1 润滑控制方程 |
| 4.2.2 控制方程的无量纲化 |
| 4.2.3 控制方程的离散化 |
| 4.3 数值计算方法 |
| 4.4 计算结果分析 |
| 4.4.1 轴承润滑特性与热弹性分析 |
| 4.4.2 转速对润滑特性和热应力的影响 |
| 4.4.3 载荷对润滑特性和热应力的影响 |
| 4.4.4 黏度对润滑特性和热应力的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 考虑热弹性变形的角接触球轴承微观热弹流分析 |
| 5.1 几何模型 |
| 5.2 数学模型 |
| 5.2.1 基本控制方程 |
| 5.2.2 控制方程的无量纲化 |
| 5.2.3 控制方程的离散化 |
| 5.3 数值计算方法 |
| 5.4 计算结果分析 |
| 5.4.1 轴承参数及结果分析 |
| 5.4.2 转速对润滑特性和热弹性变形的影响 |
| 5.4.3 载荷对润滑特性和热弹性变形的影响 |
| 5.4.4 黏度对润滑特性和热弹性变形的影响 |
| 5.4.5 算法对比验证 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 考虑弹性模量变化和热弹性变形的滚针轴承微观热弹流分析 |
| 6.1 润滑接触模型 |
| 6.2 数学模型 |
| 6.2.1 润滑控制方程 |
| 6.2.2 控制方程的无量纲化 |
| 6.3 数值计算方法 |
| 6.4 计算结果分析 |
| 6.4.1 轴承润滑特性与热弹性分析 |
| 6.4.2 载荷对润滑特性的影响 |
| 6.4.3 卷吸速度对润滑特性的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 滚动轴承油膜厚度的数据验证 |
| 7.1 阻容振荡法膜厚验证 |
| 7.1.1 阻容振荡法膜厚测量原理 |
| 7.1.2 工况参数及结果对比 |
| 7.2 超声法膜厚的验证 |
| 7.2.1 超声法膜厚测量原理 |
| 7.2.2 工况参数及结果对比 |
| 7.3 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间主要研究成果 |
（5）表面点接触润滑及筝形织构润滑摩擦特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混合润滑理论的研究现状 |
| 1.2.2 机械表面微织构润滑的理论研究现状 |
| 1.2.3 微织构制备以及实验的研究现状 |
| 1.3 本文的研究主要内容及章节安排 |
| 2 点接触混合润滑及表面织构润滑建模理论 |
| 2.1 点接触几何分析 |
| 2.2 点接触赫兹接触 |
| 2.3 点接触混合润滑方程 |
| 2.4 点接触混合润滑方程的求解 |
| 2.4.1 方程的无量纲化 |
| 2.4.2 方程的离散化 |
| 2.4.3 数值计算流程 |
| 2.5 表面织构流体仿真理论建模 |
| 2.5.1 基本控制方程 |
| 2.5.2 空化模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 黏度和表面纹理对点接触润滑的影响 |
| 3.1 接触模型的建立 |
| 3.1.1 点接触模型的建立 |
| 3.1.2 表面纹理的表征 |
| 3.2 算例求解参数 |
| 3.3 黏度和光滑表面对润滑的影响 |
| 3.4 黏度和横向表面纹理对润滑的影响 |
| 3.4.1 横向表面纹理的膜厚和压力分布 |
| 3.4.2 横向表面纹理幅值 |
| 3.5 黏度和纵向表面纹理对润滑的影响 |
| 3.5.1 纵向表面纹理的膜厚和压力分布 |
| 3.5.2 纵向表面纹理幅值 |
| 3.6 黏度和各向同性表面纹理对润滑的影响 |
| 3.6.1 各向同性表面纹理的膜厚和压力分布 |
| 3.6.2 各向同性表面纹理幅值 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 筝形表面织构流体仿真 |
| 4.1 筝形表面织构参数的确定 |
| 4.2 三维流体仿真模型 |
| 4.3 单因素仿真结果 |
| 4.3.1 面积率对油膜承载力的影响 |
| 4.3.2 倾斜角度对油膜承载力的影响 |
| 4.3.3 深度对油膜承载力的影响 |
| 4.3.4 边夹角大小对油膜承载力的影响 |
| 4.3.5 筝形织构大小对油膜承载力的影响 |
| 4.4 均匀试验设计仿真结果 |
| 4.4.1 均匀试验设计介绍 |
| 4.4.2 均匀试验仿真结果 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 筝形表面织构制备及摩擦润滑实验研究 |
| 5.1 织构化表面制备 |
| 5.1.1 试件结构的设计 |
| 5.1.2 试件的加工过程 |
| 5.1.3 试件加工过程中的仪器 |
| 5.2 激光加工工况参数对织构化深度的影响 |
| 5.2.1 扫描速度对织构深度的影响 |
| 5.2.2 填充线间距对织构深度的影响 |
| 5.2.3 加工次数对织构深度的影响 |
| 5.2.4 重复频率对织构深度的影响 |
| 5.3 摩擦润滑实验准备 |
| 5.3.1 摩擦试验机和材料 |
| 5.3.2 实验方案的确定 |
| 5.4 单因素实验 |
| 5.4.1 面积率对摩擦系数的影响 |
| 5.4.2 倾斜角度对摩擦系数的影响 |
| 5.4.3 深度对摩擦系数的影响 |
| 5.4.4 边夹角对摩擦系数的影响 |
| 5.4.5 筝形织构大小对摩擦系数的影响 |
| 5.5 均匀试验实验 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（6）轴承中的混合弹流润滑理论及磨损分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 混合弹流润滑理论模型 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 国内外理论研究成果 |
| 1.3.2 国内外实验研究成果 |
| 1.4 本文的选题来源及研究内容 |
| 第二章 滑动轴承中混合弹性流体动力学模型及磨损 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 问题描述与基本方程 |
| 2.3 求解计算 |
| 2.4 数值分析 |
| 2.4.1 磨损深度对于轴承特性的影响 |
| 2.4.2 轴径转速对于磨损轴承的影响 |
| 2.4.3 粗糙表面对于轴承特性的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 点接触滚动轴承热弹流混合润滑问题的磨损研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 问题描述与计算模型 |
| 3.3 控制方程 |
| 3.4 方程求解 |
| 3.4.1 方程的无量纲化处理 |
| 3.4.2 无量纲方程的离散化处理 |
| 3.4.3 油膜压力的求解 |
| 3.4.4 油膜厚度的求解 |
| 3.4.5 温度的求解 |
| 3.5 数值算例及结果分析 |
| 3.5.1 表面光滑情况 |
| 3.5.2 表面粗糙度的影响 |
| 3.5.3 磨损区域的影响 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 轴承壳功能梯度层内的混合弹流润滑和磨损 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 问题描述和控制方程 |
| 4.3 多层材料的位移场和应力场 |
| 4.4 方程求解 |
| 4.4.1 弹性变形计算 |
| 4.4.2 雷诺方程求解 |
| 4.5 数值算例与分析 |
| 4.5.1 表面形貌对轴承特性的影响 |
| 4.5.2 功能梯度指数对于轴承油膜及应力的影响 |
| 4.6 小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）点接触弹流润滑拖动特性试验及数值分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景 |
| 1.2.1 弹流拖动特性的研究 |
| 1.2.2 弹流润滑试验及数值分析 |
| 1.2.3 考虑自旋因素的弹流润滑问题 |
| 1.3 研究内容及意义 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究意义 |
| 第2章 点接触弹流拖动特性试验 |
| 2.1 弹流拖动力试验机介绍 |
| 2.1.1 试验机主体装置 |
| 2.1.2 动力系统及电主轴的润滑 |
| 2.1.3 润滑及冷却系统 |
| 2.2 平盘拖动力试验 |
| 2.2.1 试验方案 |
| 2.2.2 试验工况 |
| 2.2.3 试验结果分析 |
| 2.3 考虑自旋运动影响的拖动试验 |
| 2.3.1 试验方案 |
| 2.3.2 试验工况 |
| 2.3.3 试验结果分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 等温点接触弹流润滑特性数值求解 |
| 3.1 润滑状态分析 |
| 3.2 点接触润滑的基本方程 |
| 3.2.1 基本方程如下 |
| 3.2.2 方程的无量纲化 |
| 3.2.3 基本方程的离散 |
| 3.3 本构方程的确定 |
| 3.3.1 流变参数的确定 |
| 3.3.2 拖动系数的计算 |
| 3.4 数值计算方法 |
| 3.5 膜厚与压力计算结果分析 |
| 3.6 拖动系数理论计算与试验结果对比分析 |
| 3.6.1 载荷、速度对拖动系数的影响结果对比 |
| 3.6.2 油膜厚度、接触压力与拖动系数的关系 |
| 3.7 小结 |
| 第4章 点接触热弹流润滑数值求解 |
| 4.1 数学模型 |
| 4.2 基本方程 |
| 4.3 方程的无量纲化 |
| 4.4 拖动力方程 |
| 4.5 膜厚与压力分布计算结果分析 |
| 4.5.1 载荷对膜厚和压力的影响 |
| 4.5.2 速度对膜厚和压力的影响 |
| 4.5.3 接触区温度的变化趋势 |
| 4.6 拖动系数的理论计算值与试验结果对比分析 |
| 4.6.1 速度对拖动系数的影响 |
| 4.6.2 载荷对拖动系数的影响 |
| 4.6.3 润滑油入口温度对拖动系数的影响 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 受自旋角度影响的弹流拖动数值分析 |
| 5.1 自旋模型 |
| 5.1.1 接触区受力分析 |
| 5.1.2 球试件速度分析 |
| 5.2 基本主要方程及无量纲化 |
| 5.2.1 基本方程 |
| 5.2.2 基本方程无量纲化 |
| 5.2.3 利用T-J模型计算拖动系数 |
| 5.3 膜厚与压力分布计算结果分析 |
| 5.3.1 载荷对膜厚和压力的影响 |
| 5.3.2 速度对膜厚和压力的影响 |
| 5.3.3 锥度对膜厚和压力的影响 |
| 5.4 自旋条件下拖动系数理论计算与试验结果对比分析 |
| 5.4.1 速度对拖动系数的影响 |
| 5.4.2 载荷对拖动系数的影响 |
| 5.4.3 润滑油入口温度对拖动系数的影响 |
| 5.4.4 自旋角度对拖动系数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（8）类结构叠放多体系统地震瞬态响应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 叠放机械系统抗震分析研究现状 |
| 1.2.1 核环吊抗震研究现状 |
| 1.2.2 岸桥起重机抗震研究现状 |
| 1.3 多体系统中接触问题的研究现状 |
| 1.3.1 法向接触力模型研究现状 |
| 1.3.2 摩擦力模型研究现状 |
| 1.4 多体系统建模、求解理论研究现状 |
| 1.4.1 建模理论 |
| 1.4.2 数值方法 |
| 1.5 人工地震波拟合研究现状 |
| 1.6 研究内容 |
| 2 类结构叠放多体系统建模方法 |
| 2.1 叠放机械系统建模框架 |
| 2.1.1 准静态分析方法 |
| 2.1.2 浮动坐标法 |
| 2.2 广义模态叠加法 |
| 2.3 模型降噪法 |
| 2.3.1 刚性系统数值求解问题 |
| 2.3.2 多柔体系统模型降噪法 |
| 2.4 数值算例 |
| 2.4.1 例题1: 龙门吊地震响应分析 |
| 2.4.2 例题2: 不同积分器的比较 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 柔体间动态接触力求解 |
| 3.1 连续接触力模型 |
| 3.2 柔体间动态接触力方程 |
| 3.2.1 单面约束 |
| 3.2.2 均匀化线性互补关系 |
| 3.3 互补变量规范化 |
| 3.4 数值算例 |
| 3.4.1 例题1:一维弹簧质量系统 |
| 3.4.2 例题2: 含间隙平面滑移铰铰内接触分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 核环吊动力学模型 |
| 4.1 核环吊结构 |
| 4.2 大车动力学模型 |
| 4.2.1 桥架力学模型 |
| 4.2.2 水平导向装置力学模型 |
| 4.2.3 行走机构力学模型 |
| 4.3 小车动力学模型 |
| 4.4 核岛安全壳动力学模型 |
| 4.5 轮轨关系 |
| 4.5.1 大车—环轨轮轨关系 |
| 4.5.2 水平轮—水平轨道轮轨关系 |
| 4.5.3 小车—大车轮轨关系 |
| 4.5.4 摩擦模型 |
| 4.6 动力学方程组集 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 核环吊地震响应仿真分析 |
| 5.1 人工地震波合成 |
| 5.1.1 人工地震波直接拟合方法 |
| 5.1.2 人工地震波拟合 |
| 5.2 初值的确定 |
| 5.3 数值求解控制策略 |
| 5.4 数值算例 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论和展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 三代核环吊抗震分析软件简介 |
| 附录B 求解动态接触力的MATLAB程序 |
| 附录C 核环吊地震瞬态响应分析技术路线 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）汽车变速器齿轴系统关键零件耐久分析及优化设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 齿轮优化设计的研究现状 |
| 1.2.1 多目标优化算法研究现状 |
| 1.2.2 齿轮设计中优化算法的应用现状 |
| 1.3 轴承接触力学性能分析研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 汽车变速器齿轮参数分析 |
| 2.1 汽车变速器齿轮设计参数 |
| 2.2 汽车变速器齿轮使用性能评估参数 |
| 2.2.1 齿顶间隙、齿高和齿顶厚 |
| 2.2.2 重合度 |
| 2.2.3 刀尖圆角 |
| 2.2.4 SAP圆与基圆间隙 |
| 2.3 汽车变速器齿轮耐久性能评估参数 |
| 2.3.1 齿顶滑移系数 |
| 2.3.2 齿轮齿面接触安全系数 |
| 2.3.3 齿轮齿根弯曲安全系数 |
| 2.4 汽车变速器齿轮计算性能评估指标验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 高维多目标优化遗传算法设计 |
| 3.1 多目标优化理论 |
| 3.1.1 多目标优化问题(MOP) |
| 3.1.2 多目标优化问题的最优解 |
| 3.1.3 Pareto最优解集和Pareto前沿 |
| 3.2 高维多目标优化遗传算法 |
| 3.2.1 高维多目标优化概述 |
| 3.2.2 第三代非支配排序遗传算法(NSGA-III) |
| 3.3 基于NSGA-III的改进多目标优化遗传算法 |
| 3.3.1 参考点的设置 |
| 3.3.2 目标向量标准化 |
| 3.3.3 种群收敛性和分布性统一度量 |
| 3.3.4 参考点强制关联机制 |
| 3.3.5 自适应遗传算子 |
| 3.3.6 约束处理方法 |
| 3.4 改进遗传算法性能分析 |
| 3.4.1 DTLZ系列测试函数 |
| 3.4.2 多目标优化算法性能评价指标 |
| 3.4.3 参数α和β的确定 |
| 3.4.4 算法性能比较 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于某乘用车变速箱的齿轮参数多目标优化设计 |
| 4.1 变速箱齿轮系多目标优化数学模型建立 |
| 4.1.1 选取决策变量 |
| 4.1.2 确定目标函数 |
| 4.1.3 建立约束条件 |
| 4.2 改进遗传算法的应用流程 |
| 4.3 不同遗传算法在齿轮参数优化问题上的性能比较 |
| 4.3.1 算法性能评价指标分析 |
| 4.3.2 种群个体分布图 |
| 4.4 最优解决策器 |
| 4.5 优化结果的试验验证 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于某乘用车变速箱的滚动轴承接触力学分析计算 |
| 5.1 深沟球轴承接触力学分析 |
| 5.1.1 Hertz点接触问题的基本方程 |
| 5.1.2 Hertz点接触问题的数值求解 |
| 5.1.3 变速器深沟球轴承最大接触应力计算 |
| 5.2 滚子轴承接触力学分析 |
| 5.2.1 Hertz线接触问题的基本方程 |
| 5.2.2 非Hertz接触问题求解的一般方法 |
| 5.2.3 圆柱滚子有限长线接触问题的一维处理 |
| 5.2.4 圆锥滚子有限长线接触问题的一维处理 |
| 5.2.5 变速器滚子轴承最大接触应力计算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
（10）滚珠式三叉杆万向联轴器弹流润滑特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.1.1 联轴器 |
| 1.1.2 万向联轴器 |
| 1.1.3 三叉杆万向联轴器 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 三叉杆式万向联轴器的研究现状 |
| 1.2.2 润滑领域研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容及意义 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文研究工作的意义 |
| 2 运动学动力学分析 |
| 2.1 滚珠式三叉杆万向联轴器基本结构及其自由度计算 |
| 2.1.1 滚珠式三叉杆万向联轴器的基本结构 |
| 2.1.2 滚珠式三叉杆万向联轴器的自由度计算 |
| 2.2 运动学模型 |
| 2.3 滚珠式三叉杆万向联轴器运动学分析 |
| 2.3.1 运动学方程 |
| 2.3.2 运动学特性探究 |
| 2.4 滚珠式三叉杆万向联轴器的动力学特性分析 |
| 2.4.1 滑块组件受力分析 |
| 2.4.2 动力学特性研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 等温点接触弹流润数值计算模型 |
| 3.1 点接触几何分析 |
| 3.2 控制方程 |
| 3.3 数值计算方法 |
| 3.3.1 基本控制方程无量纲化 |
| 3.3.2 等温点接触弹流润滑计算方法及计算流程 |
| 3.4 计算流程 |
| 3.5 计算结果分析 |
| 3.6 等温点接触弹流润滑特性分析 |
| 3.6.1 综合曲率半径R对等温点接触弹流润滑的影响 |
| 3.6.2 润滑油粘度对点接触弹流润滑特性的影响 |
| 3.6.3 载荷对点接触弹流润滑特性的影响 |
| 3.6.4 卷吸速度对点接触弹流润滑特性的影响 |
| 3.6.5 材料参数G对点接触弹流润滑特性的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 滚珠式三叉杆万向联轴器等温弹流润滑特性研究 |
| 4.1 滚珠式三叉杆万向联轴器 |
| 4.2 滚珠式三叉杆万向联轴器等温弹流润滑数值计算模型的建立 |
| 4.3 计算结果分析 |
| 4.3.1 频率对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.2 三柱槽壳半径对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.3 轴交角对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.4 输入转矩对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.5 滚珠半径对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.6 粘度对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.3.7 综合弹性模量对滚珠式三叉杆万向联轴器润滑特性的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 考虑热效应时联轴器的弹流润滑特性 |
| 5.1 控制方程 |
| 5.2 数值计算方法 |
| 5.2.1 基本控制方程无量纲化 |
| 5.2.2 基本方程的离散 |
| 5.3 点接触热弹流数值计算流程 |
| 5.4 计算结果分析 |
| 5.4.1 滚珠式三叉杆万向联轴器等温解和热解的对比 |
| 5.4.2 频率对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.3 三柱槽壳半径对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.4 轴交角对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.5 输入转矩对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.6 滚珠半径对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.7 润滑剂粘度对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.4.8 材料弹性模量对压力、油膜厚度及温度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 弹流润滑实验 |
| 6.1 实验装置 |
| 6.1.1 回转系统 |
| 6.1.2 加载系统 |
| 6.1.3 光源系统与图像采集系统 |
| 6.1.4 图像采集与处理系统 |
| 6.1.5 伺服控制系统 |
| 6.2 双色光干涉法的测量原理 |
| 6.3 实验条件及材料 |
| 6.4 等温点接触弹流润滑计算实验验证 |
| 6.4.1 干接触实验测量 |
| 6.4.2 变速度参数验证实验 |
| 6.4.3 变载荷验证实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士研究生期间发表的学术论文目录 |
四、弹性点接触问题的数值求解与应用（论文参考文献）
- [1]间歇运动条件下滚子链的热弹流润滑问题的数值分析[D]. 姚明鲁. 东华大学, 2021
- [2]变双曲圆弧齿线圆柱齿轮齿面磨损特性研究[D]. 连智. 兰州理工大学, 2021(01)
- [3]高强接触异质颗粒摩擦界面弹流润滑及结构优化研究[D]. 陈克应. 武汉科技大学, 2020(01)
- [4]滚动轴承热弹流润滑特性研究[D]. 路遵友. 西安理工大学, 2020
- [5]表面点接触润滑及筝形织构润滑摩擦特性研究[D]. 卫培梁. 西安理工大学, 2020
- [6]轴承中的混合弹流润滑理论及磨损分析[D]. 宁瑶. 石家庄铁道大学, 2020
- [7]点接触弹流润滑拖动特性试验及数值分析[D]. 马岩. 河南科技大学, 2020(07)
- [8]类结构叠放多体系统地震瞬态响应分析[D]. 张欣刚. 大连理工大学, 2020(07)
- [9]汽车变速器齿轴系统关键零件耐久分析及优化设计[D]. 詹文超. 浙江大学, 2020(06)
- [10]滚珠式三叉杆万向联轴器弹流润滑特性研究[D]. 孙丽. 青岛科技大学, 2020(01)