基于应力-强度干涉模型的转子系统圆弧端齿连接结构可靠性评估方法

1

作者 王庆平 刘帅 +1 位作者 张宏建 崔海涛 《机械制造与自动化》 2025年第1期146-152,共7页

提出一种基于应力-强度干涉模型的转子系统圆弧端齿连接结构可靠性评估方法。在有限元软件中建立参数化有限元模型,通过有限元计算筛选出应力敏感性较高的部分几何尺寸,同材料参数和载荷一起作为影响应力分布的输入变量,圆弧端齿的最大... 提出一种基于应力-强度干涉模型的转子系统圆弧端齿连接结构可靠性评估方法。在有限元软件中建立参数化有限元模型,通过有限元计算筛选出应力敏感性较高的部分几何尺寸,同材料参数和载荷一起作为影响应力分布的输入变量,圆弧端齿的最大等效应力为输出变量;为了减少庞大的有限元计算量,使用响应面来获取不同输入变量组合时的输出变量;应用Monte-carlo法与响应面法结合求出最大等效应力的分布形式;以服从某种分布的应力与通过拟合样本数据得到的服从某种分布的强度构成应力-强度干涉模型,并求得圆弧端齿连接结构的可靠度。 展开更多

关键词 圆弧端齿连接结构 可靠性 应力-强度干涉模型 响应面法 MONTE-CARLO法

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带环形槽的航空圆弧端齿盘磨齿加工参数优化设计

2

作者 彭祖元 王志永 +1 位作者 张宇 吴凯 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第6期126-132,共7页

为实现在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机床上加工带环形槽的航空圆弧端齿盘,对带环形槽的航空圆弧端齿盘的加工方法进行了研究。根据圆弧端齿盘的加工原理,建立了螺旋角不为零时砂轮半径、砂轮顶宽、刀尖圆角半径的计算方法。在此基础上,对... 为实现在国产数控螺旋锥齿轮磨齿机床上加工带环形槽的航空圆弧端齿盘,对带环形槽的航空圆弧端齿盘的加工方法进行了研究。根据圆弧端齿盘的加工原理,建立了螺旋角不为零时砂轮半径、砂轮顶宽、刀尖圆角半径的计算方法。在此基础上,对带环形槽的航空圆弧端齿盘节径平面上的齿槽和齿牙面积进行等截面修正,建立了砂轮半径增量的计算方法。根据格里森圆弧端齿盘设计准则,建立了圆弧端齿盘磨齿加工参数优化模型,采用遗传算法对圆弧端齿盘加工参数进行了优化设计分析。在国产H650GA型数控螺旋锥齿轮磨齿机上进行了实际的磨齿加工,并对实验工件进行了齿形误差检测和实际的接触区检测,验证了带环形槽的航空圆弧端齿盘磨齿加工参数计算方法的正确性。 展开更多

关键词 圆弧端齿盘 环形槽 等截面修正 优化设计

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航空圆弧端齿的齿根双圆弧结构设计及优化 被引量：4

3

作者 李爱民 崔海涛 +1 位作者 温卫东 黄发 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期146-155,共10页

针对航空发动机圆弧端齿结构齿根单圆弧连接区域存在比较严重的应力集中问题,提出一种圆弧端齿结构齿根双圆弧设计方法,以改善齿根附近的应力集中现象。文中推导建立了双圆弧设计的基本公式,算例对比分析表明双圆弧设计的齿根最大等效... 针对航空发动机圆弧端齿结构齿根单圆弧连接区域存在比较严重的应力集中问题,提出一种圆弧端齿结构齿根双圆弧设计方法,以改善齿根附近的应力集中现象。文中推导建立了双圆弧设计的基本公式,算例对比分析表明双圆弧设计的齿根最大等效应力比单圆弧设计降低了5.5%。在此基础上,根据EGD-3应力标准和格里森圆弧端齿设计准则,建立圆弧端齿结构的优化模型,采用精英保留遗传算法的优化方法对圆弧端齿进行了优化设计分析,优化结果表明双圆弧优化设计的齿根最大等效应力比单圆弧设计降低了12.3%,同时改善了齿根附近的应力分布状态。 展开更多

关键词 圆弧端齿 双圆弧 结构设计 有限元 优化 神经网络 遗传算法

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圆弧端齿结构微动疲劳试验加载装置的设计及实现 被引量：3

4

作者 崔海涛 李爱民 温卫东 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第22期3020-3024,3031,共6页

针对圆弧端齿结构三维微动疲劳试验难度大、成本高等问题,提出了一种二维等效加载方案,设计并实现了微动疲劳试验加载装置,建立了二维结构微动疲劳试验模型。对典型圆弧端齿结构的二维等效试件进行了微动疲劳试验,发现疲劳裂纹萌生于接... 针对圆弧端齿结构三维微动疲劳试验难度大、成本高等问题,提出了一种二维等效加载方案,设计并实现了微动疲劳试验加载装置,建立了二维结构微动疲劳试验模型。对典型圆弧端齿结构的二维等效试件进行了微动疲劳试验,发现疲劳裂纹萌生于接触面的接触边缘,接触面出现大量微动磨屑,为典型的微动疲劳失效形式。试验结果表明,该微动疲劳试验加载装置可满足端齿结构微动疲劳试验要求,为微动损伤机理分析和微动疲劳寿命预测提供了试验数据支持。 展开更多

关键词 圆弧端齿 微动损伤 微动疲劳 试验装置 疲劳寿命

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轴向拉紧的圆弧端齿轴段扭转特性研究 被引量：2

5

作者 夏凯 孙岩桦 +1 位作者 洪德江 赵世全 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期51-56,共6页

为了研究轴向拉紧的圆弧端齿轴段的扭转特性,提出了圆弧端齿轴段传扭特性的分段线性模型,给出了分段线性转折点处扭矩的估计值,同时建立了轴向预紧圆弧端齿轴段三维有限元模型,采用数值计算对理论分析进行了验证。此外,通过数值计算求... 为了研究轴向拉紧的圆弧端齿轴段的扭转特性,提出了圆弧端齿轴段传扭特性的分段线性模型,给出了分段线性转折点处扭矩的估计值,同时建立了轴向预紧圆弧端齿轴段三维有限元模型,采用数值计算对理论分析进行了验证。此外,通过数值计算求得圆弧端齿轴段的双线性扭转刚度,并进一步研究了预应力、摩擦系数等参数对圆弧端齿扭转特性的影响。研究结果表明:圆弧端齿结构具有典型的软弹簧双线性扭转特性,预应力对圆弧端齿的传扭特性有影响且存在预紧饱和现象;预紧饱和后,圆弧端齿双线性刚度基本不受预应力的影响,分段线性转折点扭矩则与预应力成正比;摩擦系数对圆弧端齿双线性刚度的起始段刚度基本无影响,仅对线性特性的第二段刚度有影响,扭转刚度随摩擦系数的增大而增大。研究结果对工程应用中端齿连接的设计及重型燃气轮机转子动力学分析具有参考价值。 展开更多

关键词 重型燃气轮机 转子 圆弧端齿 扭矩 刚度

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航空用圆弧端齿工程设计初步研究 被引量：1

6

作者 林磊 马健 +1 位作者 邱嘉宁 向英子 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2015年第4期41-44,共4页

圆弧端齿具有承载能力强、定心精度高、拆装简便等诸多优点,而广泛应用于航空发动机及燃气轮机的转子联接结构。以圆弧端齿工程应用为目标,结合航空发动机用圆弧端齿的设计和使用经验,对带环槽圆弧端齿的结构设计、初步强度设计,以及圆... 圆弧端齿具有承载能力强、定心精度高、拆装简便等诸多优点,而广泛应用于航空发动机及燃气轮机的转子联接结构。以圆弧端齿工程应用为目标,结合航空发动机用圆弧端齿的设计和使用经验,对带环槽圆弧端齿的结构设计、初步强度设计,以及圆弧端齿副的互换性设计进行了研究,提炼、归纳了带环槽圆弧端齿工程设计应重点关注的问题,并提出一种解决不同设备加工圆弧端齿副具有互换性问题的可行方法。 展开更多

关键词 航空发动机 圆弧端齿 工程应用 结构设计 初步强度设计 互换性设计

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关于圆弧端齿数控加工技术的分析 被引量：4

7

作者 顾天胜 《新技术新工艺》 2011年第11期46-48,共3页

近年来数据加工技术不断向着高精度、高稳定性、高可靠性和高效率发展,这使得加工出更为人性化、复杂化、智能化和环保的产品成为可能。本文主要分析了圆弧端齿数控加工技术,并进行了结合实例的全过程工艺研究。

关键词 圆弧端齿 数据加工技术 分析

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双排圆弧端齿连接结构对转子动力特性的影响 被引量：1

8

作者 裘子剑 刘继兴 《制造技术与机床》 北大核心 2021年第12期96-101,共6页

为了准确研究航空发动机双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特征对转子动力特性的影响,建立了考虑端齿齿面接触状态的双排圆弧端齿扇区模型,首次得到了双排圆弧端齿的弯曲刚度分布特性;并将双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特... 为了准确研究航空发动机双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特征对转子动力特性的影响,建立了考虑端齿齿面接触状态的双排圆弧端齿扇区模型,首次得到了双排圆弧端齿的弯曲刚度分布特性;并将双排圆弧端齿连接结构的局部刚度非线性特征引入转子系统动力学方程中,得到了双排圆弧端齿连接结构对典型航空发动机高压转子系统动力特性的影响。研究结果表明:双排圆弧端齿连接结构弯曲刚度随弯矩的增大而减小,呈现明显的软特性;端齿的局部刚度非线性使转子系统的弯曲临界转速降低约1%,对刚体振型的影响小于0.1%。因此在工程实践中,对于工作转速高于弯曲临界转速的转子系统,应当考虑双排圆弧端齿连接结构的影响。 展开更多

关键词 航空发动机 双排圆弧端齿连接结构 弯曲刚度 转子动力特性

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圆弧端齿量规的检定 被引量：1

9

作者 杨兴厚 《科技创新与应用》 2015年第19期291-291,共1页

圆弧端齿是一种精密端面花键,用于工件之间端面联结,起定心和传扭作用。圆弧端齿量规专用于圆弧端齿工件的检验。文章对圆弧端齿量规的检定方法进行了较为详细的论述。

关键词 圆弧端齿 圆弧端齿量规 着色检查

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圆弧端齿结构设计和加工工艺研究进展与展望 被引量：8

10

作者 刘恒 洪杰 +2 位作者 邵伏永 马同玲 李垒栋 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期721-730,共10页

圆弧端齿广泛应用于航空发动机轴系连接,研究其结构设计方法和加工工艺对分析航空发动机转子动力学特性具有重要意义。首先,分析了圆弧端齿结构设计理论,建立了圆弧端齿基本结构参数表述图表,对比了参数化设计方法的异同。其次,介绍了... 圆弧端齿广泛应用于航空发动机轴系连接,研究其结构设计方法和加工工艺对分析航空发动机转子动力学特性具有重要意义。首先,分析了圆弧端齿结构设计理论,建立了圆弧端齿基本结构参数表述图表,对比了参数化设计方法的异同。其次,介绍了齿面应力仿真分析和试验验证情况,列举了新型结构设计实例,揭示了结构设计技术存在的问题并提出了解决途径。然后,采用弹性平均法解释了圆弧端齿的定心原理,介绍了定心精度分析、装配累积误差分析研究现状和应用情况。最后,评述了圆弧端齿加工工艺方法、加工设备、检测设备、检测方法,指出了当前存在的问题和可能的研究方向。研究结果表明:针对转子设计需求,应系统考虑圆弧端齿结构对转子动力学特性的影响;如果能够解决铣加工精度问题,采用通用设备加工圆弧端齿更具有成本优势;针对精细化检测的迫切需求,需要加快对新型检测方法的研究和探索。 展开更多

关键词 圆弧端齿 结构设计 加工工艺 综述

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圆弧端齿联轴器定位机理研究 被引量：6

11

作者 刘恒 洪杰 +1 位作者 李垒栋 邵伏永 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1382-1388,共7页

为了获得圆弧端齿联轴器定位精度设计和评估方法,对圆弧端齿联轴器定位机理进行了理论研究。阐述了圆弧端齿联轴器采用的弹性平均定位法及其定位原理,分析了常见的弹性平均结构设计误区,指出了影响弹性平均定位效果的关键因素。通过对... 为了获得圆弧端齿联轴器定位精度设计和评估方法,对圆弧端齿联轴器定位机理进行了理论研究。阐述了圆弧端齿联轴器采用的弹性平均定位法及其定位原理,分析了常见的弹性平均结构设计误区,指出了影响弹性平均定位效果的关键因素。通过对圆弧端齿齿面受力分析,揭示了齿面结构参数对定心效果的影响机理,提出了齿面结构参数满足定心要求的必要条件,并根据圆弧端齿联轴器结构特点,构建了定位结构超静定系统力学模型。利用超静定系统平衡方程,结合变形协调条件,推导了圆弧端齿联轴器轴向偏差和同心偏差计算方法,并给出了定位偏差计算算例。结果表明,装配力和弹性补偿是弹性平均定位的关键要素,定位结构应保证接触面在装配力的作用下可以产生有效弹性补偿;联轴器轴向偏差和同心偏差受单齿刚度影响,随着刚度弱化的相邻齿数增加,轴向偏差变化率有逐渐增大趋势。 展开更多

关键词 转子 圆弧端齿 联轴器 装配定位

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某动力涡轮转子连接圆弧端齿的优化设计 被引量：2

12

作者 徐鲁兵 廖明夫 吕延军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期969-977,共9页

针对圆弧端齿开设螺栓孔会破坏圆弧端齿齿形结构的完整性、产生局部应力集中等问题,建立了带有螺栓预紧的动力涡轮盘轴圆弧端齿连接转子优化模型,基于ANSYS优化平台进行了带螺栓孔的圆弧端齿结构优化设计。分析结果表明,螺栓孔的开设对... 针对圆弧端齿开设螺栓孔会破坏圆弧端齿齿形结构的完整性、产生局部应力集中等问题,建立了带有螺栓预紧的动力涡轮盘轴圆弧端齿连接转子优化模型,基于ANSYS优化平台进行了带螺栓孔的圆弧端齿结构优化设计。分析结果表明,螺栓孔的开设对圆弧端齿齿底的强度削弱作用要比对凹(凸)齿本身的大,且将螺栓孔径向分布在圆弧端齿的节圆直径附近有利于降低圆弧端齿结构的应力和改善应力分布;在满足其他应力约束条件下,优化后的圆弧端齿最大等效应力比原始方案降低9.1%,端齿工作面最大接触应力降低44.6%,改善了圆弧端齿齿根附近的应力分布状态,同时也没有对动力涡轮盘轴转子变形产生影响。 展开更多

关键词 动力涡轮转子 圆弧端齿 应力 优化设计

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圆弧端齿的加工 被引量：3

13

作者 于启军 肖雷 《制造技术与机床》 北大核心 2014年第5期114-116,共3页

圆弧端齿是一种精密端面花键,用于轴端连接,起定位和传递扭矩的作用。介绍了端面弧齿的特点、加工原理及目前加工采用的机床。制定了砂轮的选用原则;给出了砂轮修整后的形状;总结了影响加工精度的因素及解决方法。

关键词 圆弧端齿 联轴器 成型磨削

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圆弧端齿的加工 被引量：3

14

作者 刘青海 《机械制造》 北大核心 1990年第12期12-14,共3页

我厂引进的国外某型号的航空发动机中,压气机转子同涡轮转子部分的连接采用圆弧端齿连接,并传递扭矩。图1为离心压气机转子,端面带有圆弧端齿。圆弧端齿自1942年在美国GLEASON公司研制成功后,欧美和日本等发达国家广泛应用于航空发动机... 我厂引进的国外某型号的航空发动机中,压气机转子同涡轮转子部分的连接采用圆弧端齿连接,并传递扭矩。图1为离心压气机转子,端面带有圆弧端齿。圆弧端齿自1942年在美国GLEASON公司研制成功后,欧美和日本等发达国家广泛应用于航空发动机中,在其它行业也逐渐得到推广。它有啮合精度高、自动定心好、能传递较大扭矩,并能将复杂的整体结构分成几部分简单的结构便于设计、制造、安装等一系列优点。现将其加工方法和我们在加工中遇到过的问题介绍如下: 一、圆弧端齿的加工原理圆弧端齿的加工是利用高速旋转的杯形砂轮在零件的端面上直接将圆弧型端面齿磨削成形。图2为圆弧端齿的加工原理示意图。当砂轮的外径起磨削作用时。 展开更多

关键词 圆弧端齿 航空发动机 工艺

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圆弧端齿在低地板车辆传动装置中的应用分析

15

作者 何烨 谢加辉 易兴利 《技术与市场》 2015年第5期54-55,57,共3页

介绍了圆弧端齿在低地板车辆传动装置中的应用,介绍了圆弧端齿的特点和主要齿形参数的设计,对圆弧端齿啮合受力状况进行分析。在ANSYS软件中建立圆弧端齿的有限元模型,在启动和极限工况下,对圆弧端齿的应力进行计算和分析。

关键词 圆弧端齿 低地板 传动 应力

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圆弧端齿测量方法研究 被引量：1

16

作者 徐连军 《中国新技术新产品》 2011年第9期132-132,共1页

端齿加工在国内是一种新工艺技术,圆弧端齿的齿牙在专用的机床上由齿坯磨削而成,可以保证构件完整互换,在较宽范围内的各种工作状态下有良好的动平衡,且分解与再装配后不降低平衡精度。国内在端齿检验技术方面一直是摸索国外技术,本文... 端齿加工在国内是一种新工艺技术,圆弧端齿的齿牙在专用的机床上由齿坯磨削而成,可以保证构件完整互换,在较宽范围内的各种工作状态下有良好的动平衡,且分解与再装配后不降低平衡精度。国内在端齿检验技术方面一直是摸索国外技术,本文主要是解决圆弧端齿形位公差及着色检查的测量难题。 展开更多

关键词 圆弧端齿 形位公差 着色检查

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圆弧端齿对涡轮螺栓连接影响的数值研究

17

作者 罗莉 施一长 +2 位作者 李杰 王克菲 陈亚龙 《航空发动机》 2016年第4期60-63,共4页

为验证某型民用航空发动机涡轮总体设计方案的可行性和安全性,以该型航空发动机涡轮的圆弧端齿连接结构为研究对象,利用有限元数值模拟方法研究了涡轮第1级盘与前轴之间采用圆弧端齿连接的设计对结构强度和疲劳失效的影响,分析了在高温... 为验证某型民用航空发动机涡轮总体设计方案的可行性和安全性,以该型航空发动机涡轮的圆弧端齿连接结构为研究对象,利用有限元数值模拟方法研究了涡轮第1级盘与前轴之间采用圆弧端齿连接的设计对结构强度和疲劳失效的影响,分析了在高温及不同预紧力载荷工况下对圆弧端齿连接强度、疲劳等性能的影响规律。研究表明:该设计存在涡轮第1级盘与高压涡轮轴连接的外端齿分离而导致振动的风险,而增大预紧力可以提高螺栓连接传递荷载的能力,但螺栓孔边存在局部高应力问题。研究结果为圆弧端齿的设计方案提供了有效理论支撑和参考。 展开更多

关键词 圆弧端齿 预紧力 强度 疲劳 螺栓 涡轮 航空发动机

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圆弧端齿数控加工技术初探

18

作者 黄建军 《中国高新技术企业》 2012年第30期71-72,共2页

文章以圆弧端齿数控加工为研究对象,结合圆弧端齿加工实例,从圆弧端齿数控加工技术关键问题分析以及圆弧端齿数控加工结果检验分析这两个方面入手,围绕圆弧端齿数控加工技术的应用这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述,希望能够引起... 文章以圆弧端齿数控加工为研究对象,结合圆弧端齿加工实例,从圆弧端齿数控加工技术关键问题分析以及圆弧端齿数控加工结果检验分析这两个方面入手,围绕圆弧端齿数控加工技术的应用这一中心问题展开了较为详细的分析与阐述,希望能够引起相关工作人员的特别关注与重视。 展开更多

关键词 圆弧端齿 数控加工技术 模型创建 刀具选择 走刀轨迹

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基于Catia的圆弧端齿盘虚拟磨削仿真建模研究

19

作者 任杰 杨艳妮 《科教导刊（电子版）》 2016年第22期166-167,共2页

针对相关圆弧端齿盘建模方法的资料不足，设计了一种参数化精确快速有效的建模方法。根据圆弧端齿盘的磨削加工原理以及几何参数，设计了磨削凸齿和凹齿端齿盘的杯形砂轮廓形并进行优化。使用Matalb计算出砂轮廓形离散点并导入Catia中... 针对相关圆弧端齿盘建模方法的资料不足，设计了一种参数化精确快速有效的建模方法。根据圆弧端齿盘的磨削加工原理以及几何参数，设计了磨削凸齿和凹齿端齿盘的杯形砂轮廓形并进行优化。使用Matalb计算出砂轮廓形离散点并导入Catia中生成磨削刀具，进行磨削加工仿真，最终生成凸齿和凹齿端齿盘三维实体模型。基于VB开发了自动建模软件。文中研究为后续端齿盘的分析和设计提供了基础。 展开更多

关键词 圆弧端齿盘 砂轮廓形 磨削仿真 VB

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W28A圆弧端齿的磨削工艺

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作者 刘青海 《科技求索》 1990年第1期6-10,共5页

关键词 圆弧端齿 磨削工艺 砂轮

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