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基于多项式拓扑修形的差齿面啮合仿真与解析

西北工业大学学报 2020年第4期38卷 897-903页

作者：魏冰阳曹雪梅邓效忠河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心河南洛阳471003

基于齿条产成圆柱齿轮时的等切共轭映射原理,采用四阶多项式曲面修形构造ease-off差齿面;提出基于ease-off差齿面的啮合仿真方法,通过解析ease-off差齿面的拓扑结构:修形梯度、差曲线、差程线等特征要素,获取了齿面接触区、接触线、传... 详细信息

基于齿条产成圆柱齿轮时的等切共轭映射原理,采用四阶多项式曲面修形构造ease-off差齿面;提出基于ease-off差齿面的啮合仿真方法,通过解析ease-off差齿面的拓扑结构:修形梯度、差曲线、差程线等特征要素,获取了齿面接触区、接触线、传动误差等轮齿啮合特性,阐述了四阶多项式系数与齿面拓扑结构之间的耦合关系。利用坐标变换,给出了考虑错位量的ease-off曲面分析重构方法。以4种曲面拓扑形式为例,对齿面修形梯度、接触路径、传动误差等性能参数进行了模拟仿真,给出了相应的控形参数与控制方法,达到了对齿面几何控形控性的目的。完善并发展了ease-off差齿面啮合分析方法,为复杂齿面承载接触LTCA、拓扑优化,提供了更加便利有效的手段。

关键词：齿条产形轮齿接触分析控形错位量仿真

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螺旋锥齿轮数字孪生体模态参数的提取与分析

机械工程学报 2023年第13期59卷 260-267页

作者：曹雪梅何宏图魏冰阳许浩河南科技大学机电工程学院洛阳471003 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471003 中南传动机械厂长沙410200

为了得到准确的螺旋锥齿轮数字孪生体模态参数,通过螺旋锥齿轮的模态试验,得到了自由模态的模态频率、模态振型、频响函数;计算了自模态置信准则度矩阵(Auto MAC),各阶模态相关性很低,表明模态试验提取的模态振型具有较好的准确性。以... 详细信息

为了得到准确的螺旋锥齿轮数字孪生体模态参数,通过螺旋锥齿轮的模态试验,得到了自由模态的模态频率、模态振型、频响函数;计算了自模态置信准则度矩阵(Auto MAC),各阶模态相关性很低,表明模态试验提取的模态振型具有较好的准确性。以各阶试验模态频率为目标,修正螺旋锥齿轮的物理属性并进行模态仿真,得到自由模态的模态频率、模态振型、频响函数。与模态试验结果对比,最大模态频率偏差为1.235%;计算了试验与数字孪生体模态振型的互模态置信准则度矩阵(CrossMAC),表明数字孪生体模态振型与试验模态振型具有较好的一致性;试验和仿真频响函数对比进一步验证了数字孪生体模态分析的准确性。对数字孪生体的模态仿真不仅可以辨识出由于试验条件限制无法测试出的模态参数;通过试验与仿真模态振型Cross MAC与试验模态振型的Auto MAC对比,还可以识别出试验误差较大的模态参数。试验和仿真对比分析表明本文方法构造的螺旋锥齿轮数字孪生体模型是准确的,可以解决由于试验条件限制测不全和测不准的问题。

关键词：模态分析螺旋锥齿轮数字孪生模态振型模态试验

四轴联动数控螺旋锥齿轮铣齿机的齿长曲率修正

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农业机械学报 2010年第7期41卷 205-209页

作者：张华曹雪梅邓效忠魏冰阳河南科技大学机电工程学院洛阳471003

常规机床对螺旋锥齿轮的齿长曲率进行修正时,需从机床上拆装铣刀盘,并重新调整其行程直径,过程繁琐。对此利用国产四轴数控铣齿机,建立铣齿加工坐标系,以及径向刀位、切削滚比变化多项式。用轮齿接触分析(TCA)的方法,以被加工齿面的接... 详细信息

常规机床对螺旋锥齿轮的齿长曲率进行修正时,需从机床上拆装铣刀盘,并重新调整其行程直径,过程繁琐。对此利用国产四轴数控铣齿机,建立铣齿加工坐标系,以及径向刀位、切削滚比变化多项式。用轮齿接触分析(TCA)的方法,以被加工齿面的接触路径、传动误差作为评价目标,研究径向刀位、切削滚比的变化对齿长曲率修正的规律。TCA分析及铣齿实验结果表明,不改变铣刀盘直径,即可实现对齿长曲率的修正,同时可更加灵活地控制齿面接触路径与传动误差。

关键词：螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系轮齿接触分析曲率修正

Ease-off拓扑修形齿面拟赫兹接触与摩擦特性分析

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机械工程学报 2021年第1期57卷 61-67页

作者：魏冰阳王振杨建军曹雪梅河南科技大学机电工程学院洛阳471000

齿轮啮合界面的润滑分析一直受到齿面几何与载荷参数计算的限制。目前轮齿承载接触分析(Loadedcontactanalysis tooth,LTCA)方法主要局限于三维有限元建模分析,因其模型固化、运算量巨大制约了齿轮传动摩擦学的应用。从ease-off曲面拓... 详细信息

齿轮啮合界面的润滑分析一直受到齿面几何与载荷参数计算的限制。目前轮齿承载接触分析(Loadedcontactanalysis tooth,LTCA)方法主要局限于三维有限元建模分析,因其模型固化、运算量巨大制约了齿轮传动摩擦学的应用。从ease-off曲面拓扑出发,对齿轮啮合刚度、LTCA计算方法进行了解析,获得了齿面几何与力学参数;提出了离散接触线有限元、拟赫兹接触啮合仿真与混合弹流润滑(Elastohydrodynamiclubrication,EHL)分析方法,解决了齿面边界瞬时接触区仿真与混合EHL分析的求解问题;利用EHL油膜厚度与摩擦因数经典计算公式,快捷求解了齿面瞬时接触线上的油膜厚度、摩擦因数,获得了齿面摩擦功耗分布规律与变化历程。为齿面拓扑设计与摩擦学分析提供了一种便利快捷的计算流程。

关键词：差曲面啮合刚度轮齿接触分析弹流润滑

采用曲面综合法的复杂齿面微分修形与拓扑结构设计

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中国机械工程 2023年第11期34卷 1261-1267,1279页

作者：魏冰阳古德万曹雪梅杨建军河南科技大学机电工程学院洛阳471000 机械装备先进制造河南省协同创新中心洛阳471000

针对高减比准双曲面(HRH)齿轮空间曲面极端扭转、曲率修正难度大的问题,提出了刀具双向修形点接触齿面修正方法。利用ease-off曲面综合法、齿面微分修形、拓扑结构精益化设计,实现了点接触齿面啮合质量的精确控制。建立了曲面综合法齿... 详细信息

针对高减比准双曲面(HRH)齿轮空间曲面极端扭转、曲率修正难度大的问题,提出了刀具双向修形点接触齿面修正方法。利用ease-off曲面综合法、齿面微分修形、拓扑结构精益化设计,实现了点接触齿面啮合质量的精确控制。建立了曲面综合法齿面微分精益化设计计算流程,给出了轻修形、内对角重修形、内对角轻修形三种拓扑结构设计形式;利用齿面承载接触分析(LTCA)方法,对比了上述三种形式的齿面啮合刚度、传动误差及载荷分布特性,其中内对角轻修形方式的接触性能最好。进行了HRH齿轮动态啮合性能试验,齿面接触斑点检验了点接触齿面ease-off梯度特征。研究结果表明,实测振动特性变化规律与啮合刚度、承载传动误差(LTE)理论仿真分析一致。齿轮在较宽转速与载荷范围运转平稳,验证了所设计HRH齿轮的齿形关系正确,微分精益化修形控制良好。

关键词：高减比准双曲面齿轮微分几何拓扑修形齿面承载接触分析

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齿轮轮齿接触分析的分解算法

航空动力学报 2017年第9期32卷 2299-2304页

作者：曹雪梅杨博会邓效忠聂少武魏冰阳河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

提出了齿轮轮齿接触分析算法——分解算法。传统的轮齿接触分析方法求啮合点时需要求解含5个非线性方程的方程组,求解性差;齿面接触和边缘接触的数学模型不同,需要分别进行求解,求解过程复杂。轮齿接触分析算法——分解算法,提出了瞬时... 详细信息

提出了齿轮轮齿接触分析算法——分解算法。传统的轮齿接触分析方法求啮合点时需要求解含5个非线性方程的方程组,求解性差;齿面接触和边缘接触的数学模型不同,需要分别进行求解,求解过程复杂。轮齿接触分析算法——分解算法,提出了瞬时共轭啮合线的概念,可有效分离传动误差,得到啮合点、瞬时接触线,求啮合点时非线性方程的个数由5个减少为2个。分解算法建立的数学模型也适用于边缘接触分析,算法简单、有效、适应性强。以一对弧齿锥齿轮为例,对比分析了传统方法和分解算法,结果表明:齿面部分的印痕是一致的,传动误差幅值相差0.3″;边缘接触部分的印痕存在少许差异。

关键词：轮齿接触分析边缘接触分析瞬时共轭啮合线传动误差齿面接触印痕

电场作用下Cu/Sn/Cu扩散偶的界面扩散行为

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特种铸造及有色合金 2021年第9期41卷 1102-1108页

作者：孟祥瑞高秉阳曹志强大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116023

利用同步辐射X射线研究了电场作用下Cu/Sn/Cu扩散偶的界面扩散行为及微观组织演变。分别在无电流、双向脉冲电流和直流电流作用下探究了Cu_(6)Sn_(5)的生长动力学。结果发现,双向脉冲电场可以显著抑制Sn/Cu界面Cu_(6)Sn_(5)的生长,迫使C... 详细信息

利用同步辐射X射线研究了电场作用下Cu/Sn/Cu扩散偶的界面扩散行为及微观组织演变。分别在无电流、双向脉冲电流和直流电流作用下探究了Cu_(6)Sn_(5)的生长动力学。结果发现,双向脉冲电场可以显著抑制Sn/Cu界面Cu_(6)Sn_(5)的生长,迫使Cu_(6)Sn_(5)在Sn焊料中以板条状析出。而直流电场可以有效促使Cu/Sn/Cu扩散偶中的Cu_(6)Sn_(5)从阳极向阴极方向生长。

关键词：同步辐射X射线原位观测生长动力学电场作用

少齿数弧齿锥齿轮节锥外啮合的变位设计与试验

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河南科技大学学报（自然科学版） 2021年第5期42卷 25-31,M0003,M0004页

作者：张柯郭玉梁魏冰阳曹雪梅河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003

基于综合变位与节锥外啮合原理,提出了一种高减比、少齿数弧齿锥齿轮设计方法,阐述了节锥外啮合的轮齿几何演变规律。根据等弯曲强度和轮齿几何约束条件,选取了合适的变位系数,完成了齿轮副几何参数计算。以齿数比4∶41的弧齿锥齿轮为例... 详细信息

基于综合变位与节锥外啮合原理,提出了一种高减比、少齿数弧齿锥齿轮设计方法,阐述了节锥外啮合的轮齿几何演变规律。根据等弯曲强度和轮齿几何约束条件,选取了合适的变位系数,完成了齿轮副几何参数计算。以齿数比4∶41的弧齿锥齿轮为例,建立了精确的三维轮齿模型。通过动态有限元仿真,得到了齿面瞬时接触椭圆、接触应力与齿根弯曲应力。最后,通过切齿和滚检试验,验证了节锥外啮合设计的齿数比4∶41的弧齿锥齿轮副在理论和实践上的可行性。

关键词：综合变位高减比接触仿真等弯曲强度

用于3种食源性致病菌核酸提取的微流控芯片制备

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食品与生物技术学报 2022年第1期41卷 28-35页

作者：曹宁申炳阳喻梓瑄占太杰周新丽上海理工大学健康科学与工程学院上海200093

基于固相萃取原理中磁珠核酸提取法,设计了一种可适用于多种食源性致病菌DNA提取的微流控芯片。芯片主要包含裂解腔、清洗腔、洗脱腔、抽气孔、通气孔、气动阀、毛细管阀等结构,可以完成食源性致病菌核酸提取、纯化及顺序加载等操作。... 详细信息

基于固相萃取原理中磁珠核酸提取法,设计了一种可适用于多种食源性致病菌DNA提取的微流控芯片。芯片主要包含裂解腔、清洗腔、洗脱腔、抽气孔、通气孔、气动阀、毛细管阀等结构,可以完成食源性致病菌核酸提取、纯化及顺序加载等操作。为了提高核酸提取质量浓度,对芯片通道的亲水处理时间及核酸提取过程中的孵育时间、磁珠混合次数及洗脱时间进行了优化。结果显示,孵育时间为9 min、磁珠混合次数为9次、洗脱时间为20 min时,芯片上提取大肠杆菌、沙门氏菌和单增李斯特氏菌的核酸质量浓度高,能够进行PCR扩增及凝胶电泳检测。此方法具有试剂消耗少、污染概率低等优势,并为核酸提取及扩增一体化芯片研制提供支持。

关键词：微流控芯片核酸提取实时检测

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