采棉头锥齿箱有限元热-结构耦合分析研究

针对采棉头锥齿箱存在的热栽荷引起的热变形问题,应用有限元热-结构耦合分析方法,对箱体结构进行热态特性分析,给出箱体的稳态温度场分布,将分析结果作为箱体热-结构耦合分析的边界条件,建立了耦合分析模型,计算出箱体在热和结构载荷共同作用下箱体的应力分布和位移云图.研究结果表明,采棉头锥齿箱变形是结构载荷与热载荷共同作用的结果...     

提升机减速器箱体结构分析优化

减速器作为煤矿提升机的关键零部件,其结构的承载性能对提升机的运行稳定性具有重要的影响。在设计减速器箱体结构过程中,难以进行有效的载荷计算,需要对箱体结构的承载性能进行进一步分析。采用有限元仿真分析的形式对减速器箱体结构的承载性能进行分析,结果表明,减速器箱体结构最大变形量及最大应力值相对较小,可满足刚度及强度的需求,能够保证提升机的运行需求。     

考虑热弹耦合的斜齿轮接触特性及修形研究

利用ANSYS-APDL参数化建模,建立可以考虑不同齿顶修缘量的斜齿轮啮合模型。通过赫兹接触理论和摩擦学原理,计算有限元模型的边界条件和载荷,得到齿轮副本体温度场的分布。将齿轮本体温度场作为体载荷施加在啮合齿轮副上,分别对齿轮系统进行结构分析、热变形分析以及热弹耦合分析。通过对比结构分析和热弹耦合分析结果中齿轮变形和应力分布以及传动误差的分布,研究齿轮系统温度场对齿轮接触特性的影响,确定考虑齿轮系统热变形的齿廓修形参数。将修形前后齿面温度场的分布结果以及热弹耦合分析结果进行对比。结果表明轮齿热变形对啮合性能影响显著,因此修行时应考虑齿轮热变形影响。     

基于UG与ANSYS Workbench的齿轮箱体热-结构耦合分析研究

结合虚拟样机技术、有限元分析技术和热应力学理论,使用UG NX8.0建立齿轮箱体的虚拟样机模型。通过UG与ANSYS Workbench14.5的无缝链接,建立了齿轮箱体三维有限元模型;基于有限元理论对有限元模型进行热-结构耦合分析,得到齿轮箱体的温度场分布和热变形,确定了热应力和变形的集中部位,给出了影响温度场分布和热变形的因素。通过对有限元仿真结果分析表明,该热-结构耦合分析所建模型,可为复杂重载传动的发热量大工况下的齿轮箱体的结构设计、集成设计及热量均一优化设计提供可靠分析依据。     

双作用电磁离合器多场耦合分析

随着第三代稀土永磁材料的发展,永磁-电磁式离合器得到广泛地研究和应用。双作用电磁离合器基于永磁-电磁结构,为应对需要扭矩双向传递的场合进一步发展而来的。阐述了双作用电磁离合器的结构和性能特点,提出了解决双作用电磁离合器应用中失效问题的电磁-热-固耦合分析思路。基于ANSYS平台将涡流载荷耦合到温度场分析模块,得到摩擦副-Ⅱ滑磨至完全接合过程中各部件的温度变化及分布。同时将温度场分析结果与其他机械载荷作为已知载荷,在力学分析模块对摩擦片进行热应力耦合仿真分析。分析结果表明:在接合过程中摩擦片和副从动盘接合面最高温度超过181℃,摩擦片最大热变形达到0.1103㎜。     

宏微运动平台热-结构耦合有限元分析及优化

采用有限元热分析方法,构建宏微运动平台的热-结构耦合分析模型,对宏微运动平台的连接架及柔性铰链平台开展热特性分析。耦合场分析结果发现,相比无温度场载荷条件,连接架及柔性铰链平台的变形量增大。对运动平台的关键部件连接架进行尺寸优化,尺寸优化后的连接架最大变形量减少15.2%,总质量减少12.6%,最大应力减少20.3%。补充了传统的仅考虑结构载荷影响的方法,为运动平台的超精密定位和稳定运行提供更为全面的分析。     

油泵用机械密封摩擦副界面热-结构耦合分析

以热-结构耦合数值计算理论为基础,同时施加温度和力载荷边界条件,对处于高速、高压等高参数极端工况热油泵用波纹管机械密封装置摩擦副界面进行了热-结构耦合数值建模与计算分析。研究了密封环摩擦副界面的温度场特点及温度、热应力分布规律,分析了密封环在温度载荷和力载荷耦合作用下密封环的变形情况。结果表明:最高温度产生在摩擦副内径处,最大热变形在摩擦副外径处;动静环配对材料的导热系数越大,产生的最高温度就越小;在摩擦副的外径侧产生的变形有利于形成收敛型间隙。     

三环减速器热弹耦合动力学特性研究

针对三环减速器存在的发热严重、振动大、噪声高等问题,建立了齿轮-轴-轴承-箱体系统热弹耦合有限元模型,得出三环减速器整机的温度场,结果表明,输入轴行星轴承是主要的发热源。在此基础上,将热单元转换为结构单元,加载模型的节点温度,得出整机固有频率和振型。并施加齿轮内部动态激励,进行整机动态响应的数值仿真,结果表明,考虑热弹耦合后,固有频率有所降低,箱体表面的振动位移和加速度有所增大。为三环减速器的参数优化以及散热系统的合理设计提供一定的理论依据。     

新能源悬臂型轮边减速器箱体结构强度研究

轮边减速器作为重型或新能源车辆重要的减速增扭传动结构之一,其箱体是齿轮传动系统内部载荷和车架连接外部载荷的重要承载体,箱体结构设计合理和强度性能满足是轮边减速器平稳运行的重要保证。基于箱体三维几何结构和有限元分析方法,建立集“模型-强度评判-运转”的箱体结构分析方法,综合研究了箱体的结构强度及密封性。结果表明,采用组合计算的载荷和强度评判准则下的箱体具有足量的设计强度和刚度,可以支撑内场传动系统的平稳运行和抵抗外载荷作用变形;足量的螺栓分布和合适的螺栓型号可以保证箱体结合面接触面均匀分布,且不发生漏油现象;箱体试验结果与理论分析基本吻合。提出的结构强度分析方法为箱体的结构设计提供了技术参考。     

某航空弧齿锥齿轮热-结构耦合有限元分析

根据传热学、齿轮啮合原理、摩擦学等基本理论,采用热-结构耦合理论以及有限元仿真分析方法,建立了某航空用弧齿锥齿轮副三维有限元模型,对弧齿锥齿轮副进行了结构载荷分析和整体热-结构耦合分析,并对结果进行对比分析。最后,采用KISSsoft机械传动设计分析软件对结果进行了对比分析和验证。结果表明,最大接触应力发生在啮合面上靠近齿顶处,近似呈椭圆形分布,由于本体温度场的影响,轮齿热-结构耦合分析最大接触应力相对静态接触应力和KISSsoft中的接触应力分别增加了5. 3%和7. 45%,说明有限元分析结果与KISSsoft解析结果的一致性,从而为弧齿锥齿轮副的结构优化和轮齿修形提供了理论依据。     

牵引车气压盘式制动器热-结构耦合分析

以某型牵引车气压盘式制动器为研究对象,运用非线性有限元分析软件ABAQUS建立气压盘式制动器热-结构耦合模型,确定仿真分析所需的边界条件和载荷,对气压盘式制动器进行热-结构耦合分析。对紧急制动工况下气压盘式制动器制动盘的温度场和应力场进行仿真,得到制动盘温度场和应力场的分布特性,并通过盘式制动器台架试验验证仿真数据与实测数据的一致性。结果表明,所建立的有限元仿真模型及仿真结果准确可靠。     

航空圆柱滚子轴承热弹耦合下疲劳寿命研究

以M50NiL航空圆柱滚子轴承为研究对象,基于Lundberg Palmgren疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式及材料P S N曲线,综合考虑热应力和结构应力的共同作用,建立其疲劳寿命模型。该模型主要与最大Hertz接触应力及材料系数相关。在有限元软件ANSYS求解应力过程中,采用热塑性有限元法,计算温度场载荷;将摩擦热载荷产生的温度场和热应力分布做为应力分析的边界条件,推导轴承在热力耦合下的应力分布规律,并对某直升机单工况作用下的主减速器圆柱滚子轴承给出疲劳寿命评估,评估表明与试验值误差仅为1161%。研究结果表明,该疲劳寿命模型综合考虑热应力和结构应力的影响,是一种安全、有效的疲劳寿命估算方法。     

航空圆柱滚子轴承热力耦合下疲劳寿命研究

以M50NiL航空圆柱滚子轴承为研究对象,基于Lundberg-Palmgren疲劳寿命理论和Hertz接触理论,结合Goodman公式及材料P-S-N曲线,综合考虑热应力和结构应力的共同作用,建立其疲劳寿命模型。该模型主要与最大Hertz接触应力及材料系数相关。在有限元软件ANSYS求解应力过程中,采用热塑性有限元法,计算温度场载荷;将摩擦热载荷产生的温度场和热应力分布做为应力分析的边界条件,推导轴承在热力耦合下的应力分布规律,并对某直升机单工况作用下的主减速器圆柱滚子轴承给出疲劳寿命评估,评估表明与试验值误差仅为11.61%。研究结果表明,该疲劳寿命模型综合考虑热应力和结构应力的影响,是一种安全、有效的疲劳寿命估算方法。     

重型刮板输送机减速器箱体动特性与试验研究

齿轮箱箱体的力学特性直接影响着重型刮板输送机可控启动装置(CST)运行的可靠性。针对某型CST齿轮传动系统,采取动力学分析与试验研究相结合的手段,在额定载荷工况下,确定齿轮箱箱体的支承动反力及边界条件,分析其瞬态应力、振动响应特性,获取齿轮箱体的固有特性与刚度的薄弱位置;最后,开展CST齿轮箱加载试验,分析运转状态下箱体表面应力和振动信号及其频谱。分析表明,理论结果与实测数据具有一致性,箱体表面的最大动应力通常远小于其材料的许用应力,箱体和齿轮传动系统不会出现耦合共振现象,中间箱体为整个减速器箱体的刚度薄弱环节,且箱体在输出端的前部振动较大。研究结果为CST减速器结构的动态优化提供理论依据和数据支撑。     

基于有限元方法的25m天线座架结构热特性分析

通过对南山站太阳照射情况的研究,借助有限元分析软件得到天线座架在太阳照射作用下的瞬态温度场分布和热变形情况。建立天线有限元模型,计算在夏至日晴天无云情况下天线受太阳辐射、空气对流和周围环境长波辐射等边界条件下天线座架在不同时刻的热流密度曲线及温度分布;并对温度场分析结果与座架结构做热-结构耦合分析,得到天线座架的热变形分布。结果表明:在太阳照射作用下,不同时刻座架结构中各条梁的温度变化较大;同一时刻不同的梁的温度分布也有明显差异,最大温差可达9℃;热变形量的RMS最大可达1.8 mm,严重的影响到天线的指向。     

管材矫直机减速器箱体性能评价的研究

矫直机减速器是应用于金属型材、棒材、管材和线材等矫直设备中的关键部件之一,工作过程中需承受较大的冲击载荷和过载,故其性能的好坏直接影响整个矫直设备的可靠性。针对某款管材矫直机用减速器工况复杂恶劣的特点,采用有限元法对矫直机减速器箱体进行强度计算和固有特性分析,通过计算箱体的应力应变及固有频率,研究主机及传动系统对减速器箱体的影响,从而对箱体进行性能评价,保证箱体的可靠性和齿轮箱系统运行的平稳性,最后通过实践应用验证了评判方法的正确性。     

PECVD装置的有限元分析及结构优化

针对PECVD装置在真空高温工作环境下存在的热变形问题,运用有限元流—热—结构耦合分析方法,对装置结构进行流固耦合传热特性分析,得出装置的稳态温度场分布情况,将分析结果作为装置流—热—结构耦合分析的边界条件加载到装置结构上,求得装置在热载荷和结构载荷综合作用下的变形情况。基于原有装置结构的分析结果,分析装置变形的主要原因,提出可行的优化改进方法。有限元分析结果表明,装置变形是热载荷和结构载荷综合作用的结果,其中热载荷为装置变形的主要因素;减小热载荷是控制装置变形,保证装置正常工作及可靠性的一个非常重要的因素。     

复合材料头锥结构气动热应力分析方法研究

针对某飞行器前部复合材料锥体结构的打样设计,采用有限元方法进行设计飞行条件下气动热载荷、气动压力载荷联合作用时结构应力应变分析方法的研究.文中针对打样阶段对结构性能进行初始估算的要求,对模型进行多场解耦和适当的工程简化处理.首先以结构外表面为边界,建立气动网格,进行流场分析,确定结构网格的热载荷、边界条件;然后对结构网格进行热分析,获得其瞬态温度场分布;最后施加气动压力和温度场分析结果进行结构耦合热应力分析,获得应力应变数据.文中对流场、温度场、应力场采用的实用化处理方法,在满足打样阶段分析要求的同时,克服多场耦合分析协调困难、总体工作量大等问题,具有较高的效率.计算结果表明,气动热应力对锥体顶部应力产生较大影响,必须在设计中加以考虑,并可为下一阶段的详细设计提供更精确的数据参考.所用计算软件为FLUENT和ANSYS.     

风力发电机高速级齿轮温度场及热变形仿真分析

为了研究风力发电机高速级齿轮热变形,利用ANSYS中的APDL语言建立了齿轮参数化有限元模型。根据摩擦学、传热学、啮合理论计算了有限元模型的边界条件及载荷,求解了单个齿轮稳态温度场分布,系统分析了风力发电机齿轮温度随功率和转速的变化规律。对环境温度和摩擦因数对风力发电机齿轮温度的影响进行了研究。对齿轮热-结构耦合场进行了分析,将稳态热分析求解结果作为载荷加入到结构场上,计算得到齿轮热变形,为齿轮修形打下良好的理论基础。     

镗铣加工中心主轴箱热特性仿真及试验研究

对镗铣加工中心主轴箱进行三维建模,依据工况确定热源,计算得出热源发热量并作为热载荷,以计算得出的各换热面对流换热系数作为边界条件,对主轴箱温度场进行了模拟分析,得到温度场分布以及稳态、瞬态温度场变化规律。依据温度场模拟结果,进行了热-结构耦合分析得到主轴箱热变形。通过主轴箱温度测试实验对温度场模拟结果进行了验证,并对实验与仿真结果的误差进行了分析。研究结果为建立热特性分析模型以及热误差的补偿提供参考。