BP神经网络与遗传算法结合下的温挤压模具优化设计

以汽车转向螺杆类杯-杆件的温挤压凹模为例进行模具磨损分析及其寿命预测。以影响温挤压凹模磨损的4个主要因素,即凹模入口处圆角大小、模具初始硬度、模具初始温度、摩擦因子作为工艺参数,并分别选取4个不同水平值,确定四因素四水平的32组温挤压凹模磨损试验方案,通过Deform 3D有限元数值模拟软件进行成形过程的数值模拟。以不同影响因素和对应模具的磨损量为样本训练BP神经网络,建立4个主要因素与凹模磨损量之间的映射关系,以温挤压凹模磨损量为目标函数,通过遗传算法对4个影响因素进行组合优化,使凹模磨损量最小、寿命最长。     

一种精密气悬浮主轴的结构设计及其特性研究

为改善加工零件表面质量,针对精密车削加工的要求,结合静压气体轴承,设计一种新型气悬浮主轴。建立该系统结构的设计模型,整体系统布局采用圆柱径向和平面止推气体轴承相结合的支撑结构。通过表压比法确定了该结构的偏心率值,利用FLUENT软件验证该值的合理性;在ANSYS Workbench中建立主轴转子的有限元模型,对设计转速进行模态分析和验证。结果表明:设计的主轴转速能够有效避开共振区,保证主轴运转稳定,减小加工误差。     

表面波纹度和凹坑对线接触弹流的影响*

由于加工误差和表面损伤等,轴承零件表面会出现不同的表面形貌,表面凹坑和波纹度严重影响线接触表面的润滑性能。采用系统法求解高载和低载下波纹表面和凹坑表面的润滑膜压力和膜厚以及表层Mises应力,发现表面波纹度会使油膜压力出现波动,压力波峰处的压力值会大于光滑接触表面的油膜压力,表面会出现应力集中,高载时波纹度的影响更明显;表面凹坑会使凹坑两侧出现尖锐的压力峰,表面凹坑两侧出现肿块;当凹坑在接触中心时,油膜压力对凹坑深度非常敏感,较小的凹坑深度就会导致油膜崩溃;而出口区的凹坑会使二次压力峰移动到凹坑靠近接触中心的一侧,而且峰值压力远大于正常接触压力,凹坑处有局部高应力和严重的应力集中,高载时较小的凹坑深度会引起相对更明显的压力峰和应力集中。     

滑动摩擦过程中摩擦热分配的实验及有限元仿真研究

摩擦热导致的温升对摩擦副的稳定性有重要影响,而以往对摩擦热及其在界面的分配有广泛的理论研究,但多乏实验测试的验证。实际摩擦过程中由于界面变化的复杂性,摩擦热的分配情况可能与理论预测不同。使用动态热电偶和红外测温的方法对摩擦表面温升进行测量,并使用有限元方法对摩擦界面温度分配进行分析。有限元计算结果表明,固定摩擦副的导热系数高于运动摩擦副时,摩擦热分配呈现明显的时变特征。实验测量与有限元分析的对比表明,材料导热系数会影响磨损界面层对摩擦热的分配;当固定摩擦副的导热系数高于运动摩擦副时,输入固定摩擦副的热量的比例会降低,反之则会升高。     

超长直列汽缸套接缝处冲击磨损试验装置及其试验研究

针对超长直列汽缸接缝处与活塞环之间的高速冲击特点,设计高差速旋转"面-面"接触磨损试验装置。通过模拟活塞环与超长直列汽缸接缝处的接触状态、滑动速度所受蒸汽压力,测量活塞环、汽缸套不同位置的磨损量,观察活塞环、汽缸套磨损前后的形貌变化,探索在高速冲击下活塞环与超长直列汽缸套接缝处的磨损规律。结果表明:设计的高差速旋转"面-面"接触磨损试验装置,可以模拟超长直列汽缸与活塞环之间的高速冲击磨损行为;汽缸套接缝处存在倒角将增加该摩擦副磨损,尤其将大幅增加对摩活塞环的磨损;倒角汽缸套的"迎环面"磨损严重,行程中段及"背环面"磨损轻微。     

浮环轴承环速比的试验研究

在浮环转子轴承系统静、动力学分析中,环速比是影响功耗、温升及转子轴承系统的稳定性和可靠性的重要指标。以水作为润滑介质,在工作转速1 000~10 000 r/min,载荷为45、75 N工况下,实验测量浮环轴承浮环的转速和环速比,并研究浮环转速和环速比随主轴转速的变化趋势。实验结果表明:浮环轴承能有效减小轴颈与轴瓦之间的相对速度,环速比与工作转速之间呈非线性关系;在重载工况下环速比随着主轴转速的升高快速下降,有进一步优化设计的需要,以维持环速比稳定,而在轻载工况下环速比随着主轴转速的升高而上升,说明浮环轴承更适合于高速轻载的场合。     

材料空间环境效应研究方法与展望

空间环境是多因素交叉耦合作用的复杂、动态系统,是影响空间装备正常服役的重要因素,深入开展空间特殊环境效应研究已成为世界各国降低航天器在轨故障率、保证空间装备长期可靠运行的重要手段。总结近30年来世界各国进行空间环境效应研究的主要方法,即空间飞行试验、地基模拟试验和数值仿真计算,分析各种研究方法的优点与不足;综述各主要航天大国材料空间环境效应的研究现状,指出今后可以从基础理论和技术设备两方面对空间环境效应进行深入研究,通过开发新型的模拟试验设备和先进的数值仿真技术,未来将有望大大减少空间环境效应研究的周期和成本,从而加速推进相关空间材料和技术的研究与应用。     

基于响应曲面法的油气润滑特性实验优化

在油气润滑系统特性的优化实验中,供气压力与供油量是影响轴瓦润滑性能的主要因素,轴瓦的温度变化值、腔体温度变化值和摩擦因数是评价轴瓦润滑效果的常用指标。采用中心复合设计方法,建立可以预测轴瓦润滑效果的多元回归模型,并验证该预测模型的有效性。利用响应曲面法分别建立供气压力和供油量与轴瓦体温升、轴瓦腔体温升以及摩擦因数之间关系的响应曲面与等高线图,得到供气压力和供油量之间的交互作用对轴瓦润滑效果影响显著的结论。利用数值分析软件Design-Expert对预测模型求解极值,得出最优润滑系统参数。     

大承载波箔型空气动压轴承性能的工程实验研究

通过工程实验的方法,研究大承载波箔型空气动压轴承的性能。通过构建倒置式的动压轴承实验系统,对设计的用于132 kW风机的动压轴承进行起飞特性、承载能力、涂层效果、轴承间隙、启停寿命等工程实验研究。提出一种采用动力学方法来确定空气动压轴承起飞转速的方法,使起飞转速的判断更准确。对实际制造的轴承的工程实验表明,该轴承能在5 000 r/min左右起飞,承载能力大于154 N;涂层的减磨耐磨效果良好,能满足10 000次的启停要求;轴承的实际使用性能在间隙在0.3 mm左右时最佳。     

二维晶体Ti2C的制备及对锂基润滑脂摩擦学性能影响

采用氟化铵和盐酸溶液刻蚀Ti2AlC制备二维晶体Ti2C,利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(FESEM)对其物相和结构形貌进行表征。结果表明,Ti2AlC被氟化铵和盐酸溶液完全刻蚀得到纯度较高的Ti2C二维晶体。利用四球摩擦试验机考察Ti2C作为锂基润滑脂添加剂的摩擦学性能,并利用扫描电子显微镜（FESEM）和能谱分析仪（EDS）对钢球磨斑进行表面分析。结果表明,二维晶体Ti2C作为润滑添加剂可明显提高锂基脂的减摩抗磨性能,并在Ti2C质量分数为01%~025%时具有较好的减摩性,在质量分数为025%时具有较好的抗磨性;在摩擦过程中润滑脂中的Ti2C沉积在摩擦副表面,形成具有优异摩擦学性能的润滑保护膜。