旋耕机双列深沟球轴承接触特性研究

轴承是旋耕机传动系统中的重要部件,其接触特性对于旋耕机轴承的承载能力、传动精度、可靠性等具有显著影响。为此,基于ANSYS/LS-DYNA显示动力学分析方法对SKF-4201ATN9型旋耕机双列深沟球轴承的应力、位移、速度等接触特性进行分析,并研究不同转速及载荷对轴承接触性能的影响规律。研究结果表明:滚动体速度、应力呈波峰波谷形式变化,最大应力出现在滚动体与内、外圈接触时;随着单元与内、外圈接触点之间的距离增大,应力大小显著减小;内圈转速对轴承位移、速度、应力变化频率影响明显,对应力值影响轻微;随着径向载荷增大,滚动体应力增大,仿真分析结果与理论结果基本吻合,为后续旋耕机双列深沟球轴承接触及动态特性分析提供了一定的参考。     

基于ADAMS的柴油机曲柄连杆机构多体系统动力学仿真

建立了柴油机曲柄连杆机构的虚拟样机模型并进行了仿真,通过与传统理论计算进行对比分析,得出了曲柄连杆机构侧压力、曲柄销载荷、主轴颈载荷等动力学参数。结果表明:基于ADAMS的内燃机曲柄连杆机构多体系统动力学仿真分析的准确性与先进性,同时也指出了连杆轴承、曲轴主轴承承受载荷大的地方,对油槽和油孔的布置具有指导意义,为以后的曲柄连杆机构的改进设计提供依据。     

基于数值分析的机床丝杠螺母选型方法研究

【目的】传统的机床丝杠螺母模型仅有几何信息,且在进行丝杠选型时,需要根据设计要求,手动逐个选择丝杠螺母组件各个零件;在进行整机装配时其装配关系均需手动添加,操作烦琐复杂且容易出错;进行机床有限元分析时,需要设置大量分析参数,如材料属性、结合面参数等。设计人员要花费大量的时间在简单的重复工作上,造成设计资源的浪费,且对机床结构选型、设计和有限元分析的效率和稳定性影响很大。【方法】研究小组建立了一套内部自动关联、支持整机自动化装配和快速有限元分析的丝杠螺母组件数据库。根据设计要求和约束,实现了丝杠螺母组件的快速选型和建模,形成了丝杠螺母组件装配模型,提高了设计效率和自动化程度,实现其对偶结构大件对应特征/位置的快速建模,且支持整机的自动化装配,并在丝杠螺母副中添加了用于有限元分析的动力学参数,可提高有限元分析速度和分析质量。【结果】数据库可用于机床设计中的丝杠螺母的快速选型、整机装配和有限元分析。     

圆锥滚子轴承自动装配机的研究现状

圆锥滚子轴承的装配是其制造过程中的重要环节,使用自动装配机完成装配过程可以有效地保证装配质量并提高生产率。简要介绍了圆锥滚子轴承的结构形式及装配工艺过程,阐述了国内外自动装配机的发展现状,分析了圆锥滚子轴承自动装配机研究和应用的制约因素,展望了该项研究的未来发展。     

高地隙三角履带底盘多体动力学建模与试验

三角履带底盘具有高地隙、接地压力小、机动性好等优点,多体动力学分析是研究履带底盘运动特性的重要方法。以高地隙三角履带底盘为研究对象,建立了履带底盘各组件和车体总成的拓扑结构模型,分析了各部分之间的约束和运动关系;采用运动学和动力学手段分析了履带底盘行驶和爬坡的运动过程,构建了承重轮与履带接触模型、履带张紧力模型和履带-软地面接触模型;建立了高地隙三角履带底盘的三维模型,采用谐波叠加法构建了B级路面（水泥硬质路面）和E级路面（农田软质路面）的路谱,并进行了模型仿真与测试验证。结果表明,在硬质路面和农田软质路面上,所构建模型的平均速度误差率均小于1.50%,行驶偏移量误差分别为5.68%、4.89%,平均俯仰角误差不大于3%,说明高地隙三角履带底盘多体动力学模型具有较高的精度。     

基于虚拟样机技术的车用柴油机曲轴系统动态特性研究

结合多体动力学和有限元方法对柴油机曲轴的振动特性进行了分析,建立了柔性曲轴的曲轴系统多体动力学模型,分析得出主轴承反力和活塞侧向力以及曲轴的扭转振动,并将扭转振动和实验结果比较,验证了仿真结果的正确性。     

插秧机锥齿轮外壳的强度分析与优化

利用ANSYS软件对插秧机锥齿轮外壳结构建立了参数化几何模型和有限元分析模型,采用接触副合理解决了轴承和转轴间的接触问题。在此基础上进行了路面行驶危险工况和水田调头工况两种危险工况下的约束、加载和结构有限元分析计算,得到各工况下结构的应力分布和最大应力。采用ANSYS对插秧机锥齿轮外壳进行了优化设计,在满足结构外形变化不大的前提下,使结构强度得到提高。     

基于遗传算法的飞轮储能系统用径向永磁轴承的优化设计

对飞轮储能系统用径向永磁轴承设计中径向永磁轴承承载力和结构参数优化的问题进行了研究。在永磁体空间磁场分布解析式的基础上,结合根据分子电流学说建立的环形电流模型,推导出径向永磁轴承的径向力解析表达式;定义径向力密度衡量轴承性能优劣;根据优化理论建立以径向力密度为目标函数的优化模型;最后考虑到单因素变量法的缺陷,采用遗传算法理论和方法,利用MATLAB编程求解轴承结构参数的最优结果。对结果分析可知,轴承最佳的结构参数并不是单因素变量法分析的轴承横截面为正方形。总结了永磁轴承设计的一般步骤和方法,对飞轮储能系统径向永磁轴承的设计有实际的指导意义。     

水轮机转子系统动力学参数在轨辨识方法

正确辨识水轮机转子系统动力学参数是研究水轮机转子系统可靠性、稳定性的关键，对提高水轮机组的运行安全有非常重要的意义。本研究对水轮机转子系统动力学参数的基础特性进行了划分与确定，将动力学相关参数与算法在水轮机、轴承、盘轴模型中体现，确定了圆盘结构为在轨辨识方法的核心结构。分析了常用的频域辨识法、动力学参数辨识法及智能算法下的参数辨识法，在传统辨识方法基础上提出了在轨辨识方法应用策略及减小辨识结果误差方法。利用对比实验验证了在轨辨识方法识别动力学参数的精准度和稳定性，结果表明：相比传统的瞬时功率计算辨识方法和电磁轴辨识方法，在轨辨识方法的适应能力提高了0.5个点，精准度提高了0.3 MW左右。     

苹果实生苗断根铲有限元分析与轻简化设计

为了探究苹果实生苗断根铲部件三维结构参数的合理性,利用AIP的iPart技术构建了断根铲的参数化模型;根据断根施肥机在实际苗圃工作环境中的作业情况,结合断根铲的结构特点和材料属性,合理处理零件接触和设定铲体受力载荷等边界条件,建立了断根铲的有限元模型.通过快速变换断根铲结构参数驱动铲体模型变化,在保持边界条件和载荷条件不变的情况下分别进行有限元计算,获得了铲体的多组应力、变形和安全系数数据;通过对比分析计算结果确定了较优的L型断根铲较轻简化结构参数.苗圃田间试验表明,使用该铲进行断根作业速度由原来的1.0m/s提高到1.5m/s,作业后地表土层平整,土壤弥合性好,达到了苹果实生苗断根培育的园艺学要求.     

双丝杠与直线导轨结合部静刚度分析

基于弹性力学赫兹接触理论,对主轴箱在z轴不同位置时双滚珠丝杠副轴向刚度、角接触球轴承轴向刚度和直线导轨副线刚度进行分析,建立了静刚度模型。基于此模型,结合有限元仿真,得出永磁直线同步电动机法向力对机床刀具点的变形。仿真结果与实验结果对比表明,两者吻合很好,验证了静刚度模型的有效性。     

基于结合部动力学特性的立柱-主轴系统动力学模型研究

针对某卧式加工中心动力学特性分析的需要,论述了主要影响其动力学特性的立柱-主轴系统中导轨结合部、螺栓结合部、滚珠丝杠结合部以及轴承4类结合面分布情况,提出各类结合部动力学参数提取方法与有限元建模方法.通过试验测试与有限元分析相结合的手段识别导轨结合部刚度与阻尼,利用赫兹接触理论计算出滚珠丝杠接触刚度.在此基础上,建立了某卧式加工中心立柱-主轴系统有限元分析模型,通过测试立柱-主轴系统轴端频率响应函数验证了该有限元分析模型的准确性,并分析得出了该立柱-主轴系统导轨结合部对系统动态性能的影响情况.     

基于能量损耗的球轴承摩阻力臂计算方法

为了解决水工闸门滚动行走支承的球轴承摩阻力臂计算方法问题,从能量损耗角度出发,将球轴承的滚动摩擦简化为微观滑动、弹性滞后和黏着效应3种.其中微观滑动的接触面近似为圆形区域,其应力分布采用2个相似的＂赫兹＂应力分布式进行叠加,来满足接触边界条件;弹性滞后则是由于滚珠材料并不是完全的弹性材料引起的.当滚珠受外载荷作用时发生变形,在变形过程中由于材料内摩擦作用所引起的结构阻尼将消耗一部分能量,而这部分能量是产生弹性滞后的原因,弹性滞后与应变成正比;黏着效应与接触材料的表面能有关,当滚球在套圈内滚动时滚珠需要克服接触材料的表面能,在克服材料表面能的过程中需要消耗一部分能量,这部分能量就是产生黏着效应的主要原因.通过选用440C不锈钢、氮化硅、碳化硅和碳化钨等滚动轴承中常用的材料进行计算,研究发现球轴承的摩阻力臂与打滑比成正比、与载荷成反比.     

接触式机械密封端面微凸体变形特性研究

依据分形理论,考虑摩擦作用的影响,分析了接触式机械密封摩擦副端面微凸体的变形特性;得到了端面微凸体临界弹性变形微接触面积和临界塑性变形微接触面积,端面间微凸体弹性接触面积、弹塑性接触面积、塑性接触面积以及弹性接触面积比的数学表达式．用数值仿真方法得出了GY70型机械密封摩擦副端面间的弹性接触面积比．研究表明,弹性接触面积比随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小,随着端面摩擦因数的增大而减小．对于机械密封摩擦副接触端面,存在一个最优的分形维数值,使得弹性接触面积比最大,摩擦副端面间的磨损最小．对于GY70型机械密封,其软质环端面最优分形维数在1．6左右．     

基于流固耦合的轴流泵叶片应力特性

为计算轴流泵叶片的应力及变形情况,在Workbench平台上,采用Ansys和CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构响应进行双向顺序流固耦合联合求解,其中流场计算基于RANS方程,采用RNG k-ε双方程湍流模型,结构计算采用弹性体结构动力学方程.对叶轮叶片在流固耦合作用下的变形和应力分布进行了计算,分析了流固耦合作用对轴流泵扬程和效率的影响.计算结果表明:在流固耦合作用下轴流泵叶片的最大位移发生在叶片进水边轮缘处,叶片出水边及根部位移较小;叶片根部与轮毂接触处靠近进水边一侧存在明显的应力集中现象;叶片的应力和变形均随轴流泵流量的增大而逐渐减小;与不考虑流固耦合作用相比,考虑流固耦合作用的数值计算得到的轴流泵扬程和效率均有所下降,但下降幅度较小.     

电动助力转向系统机械部分建模与有限元分析

根据齿条式电动助力转向系统机械部分工作情况,用Pro/E建立简化模型,使用有限元软件ABAQUS分析球头、球头座、橡胶在施加位移情况下应力分布和变形状态,将分析结果和实际变形球头进行比较,确定装配结构中的危险区域,为转向系统提供改进依据和建议。     

粗糙面变形特性对摩擦温度与接触压力的影响

在考虑微凸体间的相互作用及摩擦界面摩擦热流耦合等影响基础上,建立一具有三维分形特性粗糙表面/理想平面接触的热力耦合模型,运用有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(E/R)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(P/R)的摩擦滑动过程,揭示了粗糙表面不同变形特性下粗糙实体摩擦热、接触压力与接触面积的变化规律。发现在匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力和接触面积则在一定范围内波动。弹性接触(E/R)中接触压力、摩擦温度比弹塑性接触(P/R)大,而接触面积则小很多。在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果有较大的影响。     

双螺母滚珠丝杠副导程误差与摩擦力矩关系研究

为了准确计算双螺母滚珠丝杠副的摩擦力矩,基于载荷和变形协调理论,分析了导程误差对载荷分布不均匀程度的影响,结合预紧力和滚珠形变提出双螺母滚珠丝杠副导程误差与摩擦力矩的关系模型。利用行程误差试验台测量不同精度等级丝杠的导程误差,并将各丝杠分别匹配同一套螺母、垫片、滚珠,组成丝杠副,测量滚珠丝杠副的摩擦力矩。结果表明,在考虑滚珠丝杠导程误差和滚珠载荷分布不均的情况下,导程误差与摩擦力矩呈线性关系,不同精度等级丝杠对应的摩擦力矩计算结果与试验值的相对误差为0~8.79%,均小于文献\[6\]模型的计算结果,从而验证了本文模型的有效性。     

六轴机车在弹性结构轨道上耦合动力学模型

针对六轴机车的动力学性能，建立了较为详细的机车在弹性结构轨道上运行时的空间耦合动力学模型。对于机车子模型，假设车体、转向架和轮对均为刚体，各部分通过两系悬挂连接起来，形成一个多自由度质量-弹簧-阻尼系统，每个刚体均具有5个自由度，整个机车模型共有45个自由度。对于轨道模型，左右两股钢轨均视为连续弹性离散点支承基础上的无限长Euler梁，并考虑钢轨的垂向、横向及扭转振动；轨枕视为刚性体，并考虑轨枕的垂向、横向反转动；道床离散为刚性质量块，只考虑道床垂向振动。而对于轮轨关系模型，采用了先进的空间耦合关系模型。最后结合工程实际，给出了SS7E电力机车在弹性结构轨道上的运动稳定性仿真应用实例。