极端工况下航空弧齿锥齿啮合动态微观应力循环与疲劳胶合机制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51875369
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0502.传动与驱动
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

This project mainly focuses on the key issues that the tooth surface is resulted in premature fatigue and scuffing under extreme condition, such as high speed, overload and acceleration etc. in spiral bevel gears of new generation helicopter and aero-engine. Based on the available research results, involving the mixed EHL with a number of testing technologies, this project is proposed to break through the traditional simplified design methods from macro/micro-scale by employing the theory of spatial meshing, interfacial mechanics, tribology and heat transfer. The objectives include investigating the 3D thermal mixed lubrication in spiral bevel gears, the mechanism of dynamic microscopic stress cycle and transient/steady temperature rise, contact fatigue & scuffing and multi-scale life optimization method, lubricating film and comprehensive performance test, etc. It is expected to reveal the failure mechanism of microscopic stress cycle and premature fatigue & scuffing in spiral bevel gears under extreme condition, and propose the prediction method of fatigue and scuffing life based on the multi-scale features of interface. Major breakthroughs and patents are expected in the fundamental researches of the application of spiral bevel gears, so that the theoretical basis can be applied for the active control of the fatigue life of some project conducted by the China Gas Turbine Establishment.
本项目针对我国新一代直升机、航空发动机等航空装备弧齿锥齿传动迫切需要解决高速重载、瞬间加速/制动等极端工况下啮合齿面远早于设计预期发生疲劳与胶合的科学难题,在取得混合润滑分析方法及多项测试技术等成果基础上,从宏/微多尺度出发,旨在突破传统简化设计方法,运用空间啮合原理、界面力学、摩擦学、传热学等多学科交叉理论和方法,开展航空弧齿锥齿全尺度三维热混合润滑分析、啮合瞬/稳态温升与动态微观应力循环、齿面疲劳胶合评价及多尺度延寿调控、界面润滑成膜与传动齿面疲劳胶合实验等创新研究,建立高速重载、瞬间加速/制动等极端工况下航空弧齿锥齿传动齿面动态微观应力循环表征方法,揭示疲劳与胶合寿命快速退化机理,提出基于界面多尺度特征的齿面疲劳胶合预测及延寿调控方法,力争在新一代航空装备弧齿锥齿传动研发手段方面有重要突破和创新,为我国航发涡轮院等单位有关国家型号工程实现弧齿锥齿疲劳胶合的主动控制提供设计与分析手段。

结项摘要

在国家自然科学基金委员会的大力支持下,通过本项目组全体成员的共同努力,围绕项目计划,揭示了弧齿锥齿轮传动接触区几何与轮齿设计参数的耦合关联机制;建立了弧齿锥齿轮瞬态混合润滑模型,实现了弧齿锥齿轮极端工况下的润滑特性模拟和分析;提出了考虑真实机加工粗糙度和任意卷吸夹角的三维热弹流混合润滑模型,揭示了弧齿锥齿轮传动界面的热耦合混合润滑机理;建立了混合润滑下啮合界面摩擦温升和抗胶合承载能力预测模型,揭示了弧齿锥齿轮的胶合特性;建立了弧齿锥齿轮接触界面粗糙峰滑滚接触微应力循环接触疲劳寿命模型,揭示了不同参数下滑滚接触疲劳寿命演变的规律。开展了齿面润滑摩擦相关实验验证研究,验证了本项目建立相关模型的科学性。培养教育部青年长江学者1名,获授权发明专利6项,在Friction、Tribology International 等国内外权威期刊发表SCI/EI论文23篇,培养博士研究生3名,硕士研究生5名,培养学生获2022年度“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛全国特等奖。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Numerical simulation of transient mixed elastohydrodynamic lubrication for spiral bevel gears
弧齿锥齿轮瞬态混合弹流润滑数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.triboint.2019.06.032
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
    Tribology International
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zongzheng Wang;Wei Pu;Tao He;Jiaxu Wang;Wei Cao
  • 通讯作者:
    Wei Cao
Contact stiffness and damping of spiral bevel gears under transient mixed lubrication conditions
瞬态混合润滑条件下弧齿锥齿轮的接触刚度和阻尼
  • DOI:
    10.1007/s40544-020-0479-8
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    FRICTION
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Wang Zongzheng;Pu Wei;Pei Xin;Cao Wei
  • 通讯作者:
    Cao Wei
A Mixed TEHL Model for the Prediction of Thermal Effect on Lubrication Performance in Spiral Bevel Gears
预测螺旋锥齿轮润滑性能热效应的混合 TEHL 模型
  • DOI:
    10.1080/10402004.2019.1688442
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    TRIBOLOGY TRANSACTIONS
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Wang Daofei;Ren Si;Zhang Ying;Pu Wei
  • 通讯作者:
    Pu Wei
Wear law in mixed lubrication based on stress-promoted thermal activation
基于应力促进热激活的混合润滑磨损规律
  • DOI:
    10.1007/s40544-020-0365-4
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Friction
  • 影响因子:
    6.8
  • 作者:
    Xin Pei;Wei Pu;jialong yang;Ying zhang
  • 通讯作者:
    Ying zhang
界面闪温对ZDDP反应膜生成特性的研究
  • DOI:
    10.16078/j.tribology.2020053
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    石伟;蒲伟;卫朋冲;杨佳隆
  • 通讯作者:
    杨佳隆

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其他文献

船舶水润滑橡胶轴承润滑特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    丁行武;王家序;李锋;蒲伟
  • 通讯作者:
    蒲伟
齿向修形对滤波减速器润滑性能的影响分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    摩擦学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒲伟;王家序;李俊阳;周广武;周青华
  • 通讯作者:
    周青华
齿廓形状对谐波齿轮共轭啮合区润滑性的影响
  • DOI:
    10.13245/j.hust.170406
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)科技大学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴继强;王家序;蒲伟;曹伟
  • 通讯作者:
    曹伟
川渝地区可控震源道路激振效果分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    王若豪
琥珀酸脱氢酶或琥珀酰辅酶A合成酶缺失促进大肠杆菌积累5-氨基乙酰丙酸
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蒲伟;陈久洲;孙村民;陈宁;孙际宾;郑平;马延和
  • 通讯作者:
    马延和

其他文献

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蒲伟的其他基金

频繁启停下长贮存脂润滑界面瞬态激励与作动响应特性
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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