基于有限元法的弧齿锥齿轮接触性能研究

弧齿锥齿轮在接触啮合过程中会产生啮合冲击和振动，基于有限元显示求解对齿轮副进行动力学分析，探究主动轮转速、加速时间等因素的改变对齿轮接触啮合性能的影响。根据从动轮角速度变化曲线及接触力变化曲线来确定齿轮的接触性能，以振动位移和振动加速度为响应，探究齿轮传动初期的啮合冲击。结果表明：主动轮转速、加速时间、惯性载荷等因素会影响齿轮的传动性能；主从动轮在轴向与径向表现的振动特性不同，轴向方向主动轮表现出更大的振动位移和振动加速度，径向方向从动轮表现出更大的振动位移和振动加速度。     

失谐叶盘振动可靠性分析的径向基极值响应面法

为了研究随机刚度失谐对叶盘振动可靠性的影响,将径向基函数神经网络与极值响应面结合提出了径向基极值响应面法。选取叶盘材料密度、工作转速、激振力幅值作为随机输入变量,叶盘振幅极值为输出响应,利用拉丁超立方抽样法抽取不同输入样本点,通过有限元分析计算得到各样本点对应的振幅极值响应,用抽取的样本点构建径向基极值响应面,并结合蒙特卡洛法对随机变量进行大批量抽样,将其带入径向基极值响应面分析得到叶盘振动可靠度。结果表明,在随机刚度失谐因素影响下,叶盘振动可靠性降低,更容易发生振动失效。通过与蒙特卡洛法、极值响应面法进行对比,得出径向基极值响应面在保证计算精度的情况下提高了计算效率。     

薄壁封闭环热弯模型值的计算

用ANSYS软件建立薄壁封闭环的三维实体模型,并对其啮合过程进行了有限元分析和计算算出了薄壁封闭环的啮合力、应力及各点的x方向位移和y方向位移,通过矩阵运算求出各点的径向位移;然后建立卡环修正后的三维实体曲线形模型,重新计算环上各点的径向位移,再修正;通过两次修正逼近计算得出了啮合后误差小于0．03mm的薄壁封闭环的热弯模型值,为卡环的精密设计和造提供了理论依据。     

电动汽车电池散热风扇径向振动测试与减振方法

为减小电动汽车电池散热风扇的径向振动,通过现场振动测试实验分析出影响风扇径向振动的原因,根据振动成因分析及测试结果,对风扇回转体系统进行了动平衡,并改进了减振结构和材料;结果表明:风扇回转体动平衡后高转速时径向振动的能量最高降幅可达71.4%;改进减振结构和材料可使最高点处径向振动能量下降79.4%,极大降低了风扇径向方向上的振动,从而保证电动汽车的电池安全可靠工作。     

基于能量增强的双斜式轴向柱塞泵滑靴磨损故障诊断方法

针对盾构机等大型设备用双斜式轴向柱塞泵故障诊断中滑靴磨损故障特征信号易被湮没的问题,提出了一种基于能量增强的双斜式轴向柱塞泵滑靴磨损故障诊断方法。首先,考虑到双斜式柱塞泵滑靴磨损会造成轴向、径向两个方向的振动,对发生滑靴磨损故障下的泵的力学特性进行分析,确定了敏感频率范围;其次,考虑到故障信号易被湮没,将轴向和径向的振动信号分别进行小波包分解,进而得到轴向和径向的振动信号的能量谱,并将轴向与径向敏感频率范围内的能量谱进行叠加,增强故障特征;最后基于试验数据进行验证,对比正常状态与滑靴故障状态下的能量谱,可以有效提高故障诊断的准确度。     

深沟球轴承径向游隙引起的钢球通过振动的分析

在低速、轻载工况下钢球通过径向载荷所对的位置时 ,深沟球轴承的内圈将产生由轴承自身几何结构所引起的径向振动———“钢球通过振动”。推导出了该振动位移量和频率的计算公式 ;分析了振动的规律和特性。并将之与另一类钢球通过振动———由轴承零件弹性接触变形所引起的内圈径向振动进行了对比分析。     

高精度无心车床主轴系统动力学建模研究

针对无心车床加工时主轴系统的振动导致加工精度不足的问题,该文以无心车床主轴系统为研究对象,考虑了实际加工中存在的棒料s弯问题,建立了主轴系统动力学模型,并在simulink中进行了动力学分析,得到了主轴在径向1(x向),径向2(y向),轴向(z向)振动信号。通过对主轴参数轴承游隙的改变来观察主轴x方向,y方向,z方向振动的变化趋势,以及改变轴套磨损量来观察主轴z方向的振动变化趋势。分析结果表明,主轴在三个方向上的振动z向最大。最后将试验信号与模型信号进行对比分析,振动实验值与理论值的误差均在5%以内,所得实验结果与模型结果基本一致,z向振动最大,可通过调整主轴参数来提高加工精度,验证了所建立模型的准确性。     

六极异极性径向永磁偏置磁悬浮轴承的研究

研究了一种六极异极性径向永磁偏置磁悬浮轴承,介绍了其结构及工作原理。通过坐标变换的方法将径向的悬浮力解耦,并推导了它与电流以及位移之间的函数关系。提出了根据各方向最小承载力最大来设计该磁悬浮轴承偏置磁场的原则。通过电磁场有限元软件对该磁悬浮轴承的悬浮力进行了仿真验算,仿真结果表明,在一定范围内x、y方向的悬浮力具有较好的线性特征,x方向的线性范围大于y方向的线性范围。仿真结果与计算结果的对比表明,按照等效磁路法计算出的电流刚度与仿真结果较为接近,平均误差小于3%,而位移刚度则略大于仿真结果。     

基于HyperMesh/LS-DYNA的航空发动机轴承内圈损伤仿真分析北大核心

基于UG建立轴承的实体模型,在HyperMesh/LS-DYNA中实现承受径向载荷、转速和摩擦力等条件的显式动力学仿真,并对损伤轴承与未损伤轴承的应力、位移、速度及加速度等动态特征进行分析。分析结果表明:轴承最大应力位置处于内圈滚道损伤表面,内圈损伤轴承应力比未损伤轴承大,且内圈损伤会影响滚子和内圈挡边的应力;内圈损伤时内圈与滚子节点在x,y方向的位移将增大,且随时间变化位移变化更剧烈;损伤轴承滚子节点速度幅值、最大加速度均大于未损伤轴承,且波动程度远大于未损伤轴承。     

滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数辨识

针对滚珠丝杠进给系统滚动结合部径向动态特性参数难以确定的问题,提出了一种进给系统在整机状态下滚动结合部径向动态特性参数辨识方法。该方法将丝杠简化为欧拉-伯努利梁,以建立在简谐激振力作用下丝杠轴向上各截面的径向振动方程;设计实验以测量丝杠上测量点的径向振动位移,结合丝杠径向振动方程所计算的理论值建立优化目标函数,基于人工鱼群算法优化识别出滚动结合部的径向刚度及径向阻尼参数。以自行研制的滚珠丝杠进给实验台为研究对象,采用该方法对其导轨副、两端轴承组及滚珠丝杠副滚动结合部的径向刚度与径向阻尼参数进行识别。实验结果表明：以该方法辨识的结合部的参数所计算的丝杠上测量点的径向振动位移与实验测试值之间的误差在3.0%以内,验证了该方法的正确性和有效性。     

不同举升角下采煤机振动特性分析

针对采煤机在实际工作过程中的振动问题,运用多体动力学理论,综合考虑采煤机导向滑靴和平滑靴的支撑特性、摇臂的刚度以及调高油缸的支撑刚度,建立了采煤机在竖直方向上6个自由度的动力学模型。并将采煤机滚筒在竖直方向所受到的载荷作为外部激励,采用数值分析方法,求解了摇臂不同举升角对采煤机竖直方向振动特性的影响。结果表明:当举升角在17°~37°之间变化时,对前滚筒、摇臂的振动位移影响较大,变化范围分别为21.552 1 mm~15.424 mm、9.400 5 mm~3.306 4 mm;由于实际工况下,采煤机整机在低频范围内振动,因此举升角的变化对其振动加速度的影响不敏感。     

离心式压缩机的状态监测与故障诊断技术

根据压缩机结构特点,选定敏感参数为润滑油压力、轴承温度、轴横向振动振幅、轴位移,对敏感参数进行了在线监测;设定了敏感参数的报警或联锁阈值,信号超限时可报警停机;对轴振动和轴位移信号进行了采集和处理,根据其频谱特性、相位特性以及轴心轨迹进行相应的故障诊断,初步实现了设备的预测维修,保证了压缩机安全、可靠地运行,提高了设备的使用效率和现代化管理水平。     

高速电主轴旋转精度控制与轴承沟道参数匹配

建立角接触球轴承套圈沟道轮廓圆度误差模型,考虑轴承圆度误差、谐波次数等沟道参数将轴承组与主轴装配,建立高速电主轴动力学仿真模型,分析了轴承沟道参数及预紧对主轴旋转精度的影响以及轴承公差等级与沟道参数的匹配,结果表明：随预紧量增加,主轴轴端径向位移减小;随圆度误差增大,主轴轴端径向位移增大;谐波次数也会对主轴轴端径向位移产生影响。分析了轴承沟道参数与公差等级的关系,以主轴旋转精度不超过4μm为例说明了不同预紧量下轴承沟道参数的匹配选择。并采用BVT-5轴承振动测试仪测量7010AC轴承外圈振动位移,验证了仿真模型的正确性。     

基于ISFD的滑动轴承转子系统不平衡振动抑制研究

由于高转速和大功率的需要，现有很多转子设备往往是基于滑动轴承设计的，因而由不平衡故障引起的振动成为影响这些设备安全运行的关键因素。为了探究整体式挤压油膜阻尼器(ISFD)对滑动轴承转子系统因不平衡故障产生振动的抑制效果，对安装有ISFD阻尼支承后的转子系统的不平衡振动响应进行了研究。首先，以实验室现有的转子试验台为基础，设计了安装有滑动轴承的ISFD阻尼支承结构，对ISFD的减振机理进行了介绍；然后，运用有限元方法，研究了ISFD弹性体的径向刚度特性；最后，搭建了单跨对称转子试验台，采用试验的方式，研究了该ISFD阻尼支承结构对转子不平衡振动的抑制效果。研究结果表明：在较宽的载荷范围内，ISFD弹性体的位移值与静载荷呈线性关系，具有优良的线性刚度特性；ISFD具有优良的阻尼特性，可以较好地抑制不同转速工况下滑动轴承转子系统的不平衡振动，在1 800 r/min的工况下，转子在x和y方向的振动降幅分别为38.4%和49.4%;ISFD阻尼支承可以有效抑制滑动轴承转子系统不平衡故障导致的工频振动，在1 600 r/min的工况下，转子在x和y方向的工频振动降幅分别为19.5%和29.4%,...     

6M25压缩机气缸活塞运动可靠性

气缸活塞可靠运行是压缩机正常工作的必要条件。论文运用机构运动误差分析理论,推导了零件尺寸具有正态分布特征的气缸活塞机构运动可靠度的计算公式,以6M25压缩机气缸活塞为对象,对活塞运动过程中的位移可靠度进行了计算。计算结果表明:活塞位移可靠度是压缩角α(曲柄轴向与活塞运动轴线夹角)的函数;在一个活塞运动周期内,活塞位移可靠度的变化范围为0.9920~0.9994;在活塞的吸气过程中,当压缩角α从0°增大至90°时,活塞位移可靠度随着压缩机的增大而增大,当压缩角α从90°增大至180°时,活塞位移可靠度随着压缩机α的增大而减小;在活塞压缩气体过程中,当压缩角α从180°增大至360°时,活塞位移可靠度随着压缩机α的增大而增大;活塞处于上止点时,活塞的位移可靠度最大,活塞处于下止点时,活塞的位移可靠度最小。     

基于响应面法的轿车主减速齿轮可靠性灵敏度研究

为获得某轿车主减速齿轮尺寸参数对其传动可靠性的影响,提出采用改进拉丁超立方抽样(LHS)获取随机尺寸样本的方法;通过显式有限元仿真构建齿面最大接触应力完全二次响应面(RSM),研究了可靠度对参数的灵敏度。结果表明主减速齿轮可靠度对压力角和模数的均值与方差较为敏感,应合理控制其取值。     

基于正交双行波磁场的平面二维时栅位移传感器

针对半导体行业、航空航天等领域对于精密二维位移测量的迫切需求,提出了一种基于正交双行波磁场的平面二维时 栅位移传感器。 传感器由定尺和动尺组成,定尺由导磁基体和沿 x、y 方向排列的两励磁线圈组成,动尺由导磁基体和沿 x、y 方 向排列的两层感应线圈组成。 当励磁线圈通入正余弦励磁信号时,在定尺上方产生分别沿 x 和 y 方向运动的正交双行波磁场。 通过对感应线圈输出的感应电信号进行解算得到 x 和 y 方向的位移值。 首先介绍了传感器的结构和工作原理,对传感器模型 进行了电磁场仿真;然后对仿真误差进行溯源分析,并优化传感器结构;最后采用印刷电路板技术制作了传感器样机,并设计相 应的电气系统进行实验验证。 实验结果表明该传感器在 160 mm×160 mm 测量范围内能够实现平面二维位移测量,x 方向节距 内位移误差峰峰值为 32. 8 μm, y 方向节距内位移误差峰峰值为 34. 5 μm。     

电气设备的诊断技术（6）

2.直流电机的振动、噪声诊断 (1)直流电机的振动机理 直流电机结构比较简单,所以振动也比较简单,下面研究直流电机会产生什么频率的振动和噪声。 在直流电机的磁极和转子绕组之间作用着半径方向的力F(x,t),这是产生振动的原因,可用下式表示 (1) (2)式中:Z_a——转子的槽数;N——转子的转速r/min;ω——旋转速度rad/s;x——转子的圆周方向距离;t——时间s;μ——整数0,1,2,3,……。 根据公式(1),产生振动和噪声的半径方向的电磁力F(x,t),沿圆周方向(空间)呈正弦波状分布,且随时间以槽角速度旋转。波的数量由确定(见图1)。 由值的不同分别产生伸缩模态、弯曲模态、椭圆模态和三角形模态。该频率与把外框看成圆环时的固有频率f_n接近时,可能产生较大的振动。     

基于双向耦合的采煤机截割部振动特性研究

为研究采煤机截割含夹矸煤岩过程中的振动特性,采用EALINK软件实现EDEM-ADAMS双向耦合,以考虑煤岩变形对截割过程的影响;将摇臂壳体进行柔性化处理,基于耦合结果在ADAMS/Vibration模块中进行采煤机截割部受迫振动分析.结果 表明:采煤机螺旋滚筒在竖直方向的振动加速度大于采煤机牵引及滚筒截深方向的振动加速度;频率为20.58 Hz时,采煤机螺旋滚筒竖直方向的加速度达到最大值为42.566 mm2/s;频率为20.39 Hz时,壳体质心位移响应达到最大值为14.93 mm;模态参与程度分析表明冲击载荷竖直方向的分力对壳体质心位移变形的贡献大于牵引方向和滚筒截深方向的贡献.仿真结果可以为采煤机结构件优化设计、振动抑制及安全生产评价提供理论依据.     

响应面法在主轴模态可靠性分析中的应用

针对高速磨削用空气静压电主轴的动态可靠性能要求,依据模态理论分析了主轴的预应力模态特性,得到其前六阶固有频率值和振型;假设主轴关键几何尺寸、材料性能为随机输入变量且服从正态分布,采用以二次多项式表示极限方程的响应面法研究了主轴的模态可靠性;利用六西格玛概率分析模块对主轴模拟抽样10000次,得到其振动可靠度指标。结果表明,主轴低阶固有频率在共振安全域内,不会出现共振现象;弹性模量E和密度值ρ的分布对主轴低阶频率值影响最明显;抽样后得到主轴抗共振可靠度趋于100%,结构设计合理,可以满足加工需求。