摘要：泄漏率和开启力是在研究非接触式机械密封性能需要考虑的2个重要指标.目前针对非接触式机械密封的结构优化研究,仅限于固定内径的密封环,优化结果缺乏通用性.以新型扩压式自泵送流体动压机械密封为研究对象,利用数值模拟方法分析了端面重要结构参数对其密封性能的交互影响;基于均匀试验设计和多元回归分析法建立了扩压式自泵送流体动压机械密封的开启力和泄漏率预测模型;采用NSGA2遗传算法进行双目标寻优,得到Pareto最优解集,再结合TOPSIS法从解集中筛选出了不同权重下的最优结构参数.研究结果表明:对于中小轴径的扩压式自泵送流体动压机械密封,动环端面密封坝坝长与扩压环槽槽宽的比值在1.46~2.01之间,螺旋槽槽长和扩压环槽槽宽的比值在1.32~1.86之间时,密封性能最优.研究成果为扩压式自泵送流体动压机械密封动环端面的设计提供理论基础.

摘要：扩压式自泵送流体动压机械密封作为1种新的密封结构形式具有优异的密封性能和广泛的应用前景.分别设计出具有等截面型扩压环槽、发散型扩压环槽、收敛型扩压环槽和圆弧型扩压环槽4种扩压式自泵送流体动压机械密封,引入综合评价因子η,通过Fluent数值模拟分别对其综合密封性能进行了分析.基于最佳的扩压环槽结构,通过正交试验,对密封面结构参数进行优化.结果表明:等截面型扩压式自泵送流体动压机械密封综合密封性能最优;在试验参数范围内,螺旋槽数Ng和密封环外径rk对泄漏率均有影响,且螺旋槽数Ng影响最为显著.密封环外径rk和螺旋角α对开启力均有影响,其中密封环外径rk的影响更为显著,随密封环外径的增大,开启力迅速增大.依据正交试验分析结果,对密封面结构参数进行了优化,在其他边界条件均不变的情况下,新的因素水平组合得到的泄漏率最低为0.784361 ml/h,此时开启力大小为3.958962 kN.

摘要：为满足某型号锯铣机的精密加工需求,考虑导轨间隙、运动速度变化对横梁进给过程中变形量的影响,并对导轨布置方式提出改善方案。分析横梁的装配方式和受力过程,对锯铣机横梁进行三维模型简化,考虑不同的导轨布置方式,对简化模型开展静力学仿真分析,获得横梁进给至最远端的情况下横梁形变最大情况;考虑间隙对现有导轨布置方式的影响,进行刚柔耦合运动仿真分析,得出间隙值的大小对横梁的横向形变存在影响,导轨与滑块之间的间隙值越大,横梁的横向形变越明显,对纵向形变的影响不大。考虑实际工作情况,在导轨与滑块间隙为0.03 mm的前提下,对四种导轨布置方式开展动力学仿真分析,得到横梁四处测量点处的形变曲线。结果表明:横梁上下布置方式能够有效降低横梁进给过程中的形变,且静态结构稳定,横梁进给至最远端处的形变量较小,优于其他方案。研究结果为锯铣机的设计制造提供参考。

摘要：设计了一种可以在无须人为更换零部件的情况下实现对直径为43.18~50.8 cm轮毂进行可靠装夹的汽车轮毂柔性夹具.对所设计的夹具结构在工作过程中的受力情况进行了分析,确定了夹具最大径向位移与刀具切削要素之间的函数关系,建立了夹具径向动态夹持刚度理论模型.采用有限元数值模拟的方法对夹具的径向夹持刚度特性进行了分析.结果表明:夹紧力的大小对轮毂夹具径向动态夹持刚度没有影响,轮毂夹具的径向动态夹持刚度不仅取决于弧形夹爪的刚度大小,而且与轮毂毛坯的几何尺寸有关.本夹具中的六弧形夹爪设计对夹具的径向夹持刚度可以起到较好的积极作用,能够有效提高夹具结构的稳定性.

摘要：基于国内外研究进展,从夹具结构设计与夹具性能分析两方面对汽车轮毂夹具的研究现状进行了综述。在夹具结构设计方面,指出了传统汽车轮毂夹具结构存在不具备柔性化或柔性化程度较低的问题;在夹具性能分析方面,分别从夹紧力损失、夹具定位误差、夹具元件振动与噪声、夹持刚度以及夹紧力检测技术5个方面对汽车轮毂夹具的研究现状进行了探讨,指出了现有研究存在的不足。针对这些问题进行了相应的分析,并对汽车轮毂夹具未来的发展趋势及值得关注的问题进行了展望。

摘要：织构形状对摩擦副的润滑性能具有重要的影响,然而最优织构形状随工况参数的变化规律仍缺乏系统性研究。基于满足质量守恒的JFO(Jakobsson-Floberg-Olsson)空化边界条件,通过求解雷诺方程,结合遗传算法并以油膜承载力最大为目标,建立并简化最优织构形状优化模型,对比分析不同工况下最佳微孔与最优织构的承载力情况,探讨最优织构形状的相关几何参数随摩擦副端面间距、滑动速度与空化压力等参数的变化规律。结果表明:不同工况条件下最优形状织构的承载性能均优于最佳微孔织构,尤其当摩擦副端面间距小、滑动速度大时,性能提升更为显著;简化的最优织构形状几何模型共计3设计变量,即液体流入侧两点X_(a)、X_(g)横坐标X_(1)、X_(2)及织构深度h_(g);随摩擦副端面间距增大,X_(1)先减小后基本不变,X_(2)逐渐减小,对应的最优织构深度与面积比增大,量纲一织构深度基本不变;随滑动速度增大,X_(1)先缓慢增大后基本不变,X_(2)逐渐增大,对应的最优织构深度增大,面积比减小;随空化压力增大,X_(1)先缓慢增大后缓慢减小,X_(2)逐渐增大,对应的最优织构深度增大,面积比减小。研究最优织构形状参数、深度及面积比随工况参数的变化规律,可为织构形状的摩擦学设计提供理论指导。

摘要：在获取Lee相变传质方程中最优传质系数的基础上,研究了螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深等槽型结构参数对液膜机械密封汽化特性(平均汽相体积分数表征)的影响规律,并基于均匀试验设计方法和响应面法探明了槽型结构参数之间的交互作用。最后以槽型结构参数为设计变量,以平均汽相体积分数为优化目标,采用遗传算法获得了结构参数的最优解范围。研究表明:平均汽相体积分数随着螺旋角、槽堰比、槽深的增大而增大,随着槽径比的增大先增加再减小;槽堰比和槽深交互影响极其显著,螺旋角和槽深交互影响较为显著;螺旋角、槽径比、槽堰比以及槽深分别在25.0°~28.0°、0.10~0.30、0.10~0.25和4.0~6.0μm时,可以获得较优的平均汽相体积分数值。

摘要：为建立流体润滑状态下表面织构的最优参数设计模型,采用求解表面织构润滑计算模型的方法研究织构参数和工况参数对摩擦因数的影响规律。研究结果表明:最优织构直径越大,其对应的最优织构深度也越大;深径比参数不能作为织构尺寸参数对摩擦因数影响的唯一表征,即织构直径和深度2个参数应分别进行研究,但当深径比在0.005～0.01之间时,不论织构直径和深度如何,其对应的摩擦因数均较小;最优织构面积比与织构尺寸参数及工况参数无关;载荷越大,速度越小,对应的最优织构深度越小,而最优织构直径越大。在仿真结果的基础上,建立椭圆形截面织构的最优参数设计模型,并对模型进行试验验证和应用分析。

摘要：为考察表面粗糙度对织构表面摩擦学性能的影响,采用求解基于平均雷诺方程的表面织构润滑计算模型的方法,研究综合粗糙度和方向参数等对摩擦系数及最优织构参数的影响规律.结果表明:当织构表面具有横向粗糙条纹时具有较优的摩擦学性能表现;当综合粗糙度σ<0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度不随综合粗糙度的变化而变化,当σ≥0.5μm时,摩擦系数和最优织构深度随粗糙度的增大而增大;最优织构直径随综合粗糙度的增大而增大,最优织构面积比与综合粗糙度之间不相关,最优织构参数不随方向参数的变化而变化.在仿真结果的基础上,建立考虑粗糙度影响时表面织构的最优参数设计模型,试验验证所建立的模型是合理的和正确的.

摘要：介绍了机械密封的产生及其发展背景 ,阐述了机械密封每一阶段发展的主要动力。综述 5 0年来构建机械密封机理的表面张力假说和粘滞力假说。基于表面张力假说 ,机械密封存在空化、汽化密封理论 ;基于粘滞力假说 ,存在边界润滑、混合润滑密封理论。在不断探索机械密封机理的同时 ,成功地利用密封机理设计制造了机械密封产品。目前先进的机械密封应用技术主要有表面改形技术、组合密封技术和可控机械密封技术。阐明了现有密封理论都存在着无法解决的问题 ,指出了机械密封的研究动向。提高机械密封端面参数测试的可靠性是研究和揭示机械密封有关规律的关键 ;可控机械密封实践仍存在不少难点 ,包括最佳工况点的求取、控制参数的选择与测量、反馈执行机构的研制等 ;纳米材料的特殊性能有助于改善机械密封端面间润滑状态 ,开发纳米材料机械密封和应用纳米冲洗液将是机械密封研究的近期目标。