液压锁紧轴套锁紧扭矩计算与实验研究

液压锁紧轴套是五轴联动机床的关键部件,能够在压力载荷作用下发生较大的弹性变形,锁紧进给轴的转动自由度,对机床定位锁紧和加工精度有重要的影响,锁紧扭矩是液压锁紧轴套设计的重要参数。为研究轴套壁厚、压力载荷、配合间隙及轴套长度4个参数对液压锁紧轴套锁紧进给轴时产生的锁紧扭矩影响,首先用有限元方法计算了液压锁紧轴套工作时的变形、轴套与进给轴之间的接触应力分布;然后在进给轴外表面对接触压力积分得到轴套作用在进给轴上的正压力,进而得到锁紧扭矩;最后在自主设计的实验台上进行锁紧扭矩测试实验,对有限元方法计算数据进行验证。结果表明:有限元方法计算得到的理论数据相对实验数据相对偏差均小于4.87%,验证了有限元方法计算的理论数据可靠性。该有限元方法计算的理论数据可以对液压锁紧轴套结构设计提供参考。     

半主动磁流变库伦阻尼缓冲座椅力学特性分析

飞行器着陆或者坠落过程中会产生较大的冲击,为了改善乘员所受到的冲击损伤,提出了半主动磁流变库伦阻尼缓冲座椅系统。为分析缓冲座椅的力学特性,首先,建立座椅系统力学模型,利用拉格朗日方程建立座椅系统运动微分方程;其次,基于系统运动微分方程,分析系统刚度、阻尼以及不同跌落高度对缓冲座椅力学特性的影响;然后,分析了磁流变库伦阻尼器的安装方式对系统缓冲性能的影响,并利用T-S模糊模型实现座椅系统半主动控制,将系统的极限距离缓冲效果与最优缓冲效果进行对比;最后,通过缓冲座椅原理样机的跌落试验对上述理论计算结果进行验证。研究发现,相比于传统的线性缓冲器,所提出的缓冲座椅能够适应不同的跌落冲击强度,具有良好的缓冲性能。     

螺杆挤压-旋转式磁流变阻尼器力学特性研究

传统的磁流变阻尼器所产生的阻尼力通常与驱动速度相关,呈现出黏性阻尼特征。为获得具有库伦阻尼特征的磁流变阻尼器,提出一种具有大尺寸的螺杆挤压的旋转式磁流变阻尼器（screw-rotary magneto-rheological damper,简称SR-MRD）并对其进行力学特性研究。首先,通过分析SR-MRD的结构原理,并基于平板模型来建立各个流体通道的速度分布;其次,基于Herschel-Bulkley模型建立SR-MRD流体力学模型,计算SR-MRD内部压力差以及扭转剪切力;然后,根据SR-MRD流体力学模型计算阻尼力矩,并分析各项关键参数对阻尼力矩的影响;最后,通过加工制作原理样机完成振动试验,验证力学模型的有效性以及阻尼器的实际输出阻尼力矩性能。研究结果表明：SR-MRD试验阻尼力矩与理论计算值基本符合;与传统的旋转式阻尼器相比,不仅能够产生较大的阻尼力矩,而且还具备明显的库伦阻尼特征。