基于分形理论的三叉杆式万向联轴器摩擦磨损理论研究

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随着汽车工业产业的飞速发展,万向联轴器作为其中的重要传动部件也显得愈发重要。三叉杆滑移式万向联轴器作为一种新型联轴器,具有结构简单、同步性能好等优点,应用前景广阔,但其在摩擦磨损润滑等方面的研究欠缺,大大滞缓了其在汽车工业领域的推广应用。本文首次将分形理论引入三叉杆滑移式万向联轴器的研究领域,从理论研究、数值模拟等各个角度对三叉杆滑移式万向联轴器重要传动部件的接触承载、织构润滑、寿命预测等方面进行了研究分析,并以此为基础进一步对该联轴器的部分结构进行创新,旨在减少配合表面间的摩擦磨损,延长其使用寿命,益于推广应用。论文主要研究内容如下:(1)首先简要介绍联轴器的概念、分类和本文研究背景及研究意义,然后阐述三叉式联轴器的研究现状,分形理论在粗糙表面接触、摩擦、磨损中的应用及研究现状,最后提出本文研究内容。(2)分析三叉杆滑移式万向联轴器的运动情况从而获得主动轴孔与滑移销的接触特点。结合主动轴孔与滑移销的实际接触情况,以M-B分形模型为基础推导建立考虑摩擦影响的主动轴孔与滑移销分形接触模型,通过MATLAB数值模拟分析获得接触面接触长度、分形粗糙度、分形维数、材料特性参数、摩擦因数、硬度各自对接触承载情况的影响。(3)在圆柱面及球面分形理论的基础上结合Archard磨损理论建立圆柱面及球面磨损分形模型,通过数值仿真验证模型合理性。对主动轴孔及滑移销接触面、关节轴承的速度及受力进行分析,结合速度与受力推导各自磨损寿命公式,预测各自寿命并分析各因素对主动轴孔及滑移销接触面、关节轴承寿命的影响状况。(4)进一步研究应用于滑移销的微织构抗磨损结构,研究重点为单个微坑的坑口形状及整体造型,通过仿真分析得到各种造型的油膜压力特性,对比得出最优结果。同时,研究织构参数、分形参数分别对微坑压力流量因子的影响情况。结果表明:圆形坑口与球形微坑造型油膜压力更高,更有益于润滑。(5)研究主动轴孔与滑移销的抗挤压结构,对新、旧结构进行ANSYS有限元接触分析,获得相关应力、接触压力、接触状态云图,二者结果对比验证新结构的优势。
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