考虑螺栓扭紧力矩的锁紧盘新型设计方法

锁紧盘属于典型的过盈联接装置,作为一种先进传动方式,具有装配拆卸简便、承载能力强等优点,在机械工程领域有着广泛的应用。本文基于传统设计方法,以MW级风电锁紧盘为例,建立锁紧盘的力学模型,得到各过盈结合面接触压力之间的关系表达式,推导出推进压力与过盈量的函数表达式,进而确定螺栓扭紧力矩与过盈量的函数表达式,提出一种考虑螺栓扭紧力矩的锁紧盘新型设计方法;通过有限元仿真计算,两种方法最大误差仅为5. 12%,验证本文设计算法的可行性;该设计方法进一步拓展和补充了过盈联接基础设计理论,利用参数化运算,实现锁紧盘的系列化设计,有助于实现传统机械设计向智能化创成设计的升级转变。     

磁悬浮飞轮用新型可重复内锁紧机构

为减小磁悬浮飞轮整机的体积质量和降低发射成本,提出了一种基于锥面锁紧和摩擦自锁的可重复内锁紧机构,并介绍了其结构、工作原理。根据发射振动条件对锁紧机构进行静力学分析,得到锁紧机构各项锁紧参数。在此基础上,通过选择锁台位置和锥面约束面积,采用有限元法对锁紧状态下的飞轮转子进行动力学模态计算。根据设计结果研制了一套锁紧机构,并通过正弦扫频振动和随机振动模拟卫星发射振动工况,检验锁紧机构对磁悬浮飞轮系统的保护效果。结果显示,振动试验中飞轮系统无明显共振发生,飞轮定、转子间最大相对振动位移为30μm,远小于飞轮保护间隙200μm,表明锁紧机构能够对飞轮系统实施有效保护。     

基于AMEsim的压力机锁紧回路仿真与试验研究

压力机锁紧回路的作用是在执行元件不工作时,准确地停留在原来位置上,不能因泄漏或外界因素而改变位置。采用锁紧回路可以起到保压作用,防止泄漏,保证负重油缸活塞稳定,确保机械正常工作。以压力机的3种锁紧回路如换向阀中位机能、双液控单向阀以及平衡阀锁紧回路为例,分析了其工作原理,利用AMESim对锁紧回路进行了仿真,并在液压试验台上进行了测试。试验表明,仿真得到的液压缸位移曲线与试验台测试所得的位移曲线基本吻合,验证了仿真的正确性。     

压铸机新型直压合模装置的研制与分析

在分析国内外直压合模机械结构的基础上,提出了一种由工作油缸、模板、拉杆(包括其锁紧螺母)等组成的模具锁紧效能更佳、适用范围更广的新型直压合模装置,并借助Pro/Engineer软件对该结构进行建模和有限元法位移量的计算分析,结果满足压铸生产工程设计的要求。     

从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺参数优化

针对双锥辊辗压螺旋锥齿轮成形过程中型腔下模受力过大以及齿形充填高度不够的问题,首先,运用DEFORM-3D有限元软件对从动螺旋锥齿轮齿坯双锥辊辗压过程进行了模拟分析,研究了摩擦系数、辗压温度、凹模型腔进给速度对凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高的影响;其次,采用正交试验设计方法,以凹模型腔等效应力和Z方向成形齿高为优化指标,得到了最佳工艺参数,并进行了数值验证;最后,通过数值计算分析以及与文献中研究结果进行比较分析,证明了从动螺旋锥齿轮双锥辊辗压成形工艺的可行性。结果表明:当摩擦系数为0.2、辗压温度为900℃、凹模型腔进给速度为2 mm·s~(-1)时,模具型腔受力最小,齿形的充填饱满,高度达到最高。     

锁紧盘外环螺纹连接加载位置的有限元分析

锁紧盘作为一种无键联轴器,能够传递转矩、弯矩、轴向力和径向力,具有对中性好、结构紧凑、承载能力强等优势。其工作原理是通过拧紧螺栓,将两个锥形配合面结合,产生径向力,进而产生摩擦力传递载荷。外环的受载情况直接影响锁紧盘的服役性能,本文以某型号锁紧盘为例,运用Workbench有限元分析软件,建立了锁紧盘外环不同的受载位置的有限元分析模型,研究了外环前端面受载模型与后端面受载模型的力学特性,得到后端面受载具有更好的连接特性的结论。研究结果表明:在传递相同动力的条件下,外环后端面受载结构可拥有更小的几何尺寸,丰富了锁紧盘基础设计理论,同时为企业开发新产品提供指导和帮助。     

压铸注塑设备合模机构的分析及改进

通过对压铸机、注塑机合模装置锁紧机构的分析,提出一种新型的两板机合模机构。与目前市场上常见的合模机构不同,其区别在于锁紧机构,采用随动螺母和锁紧油缸进行锁紧,锁模力即为螺栓预紧力,并可实时控制随动螺母与动模板间隙使其保持在一个固定值,随动螺母采用标准水系统45°锯齿形螺纹。校核了螺纹连接强度,并基于ANSYS进行了应力分析。     

多层过盈联接设计参数的可靠性灵敏度研究

近年来,重大装备正朝着长寿命、高可靠性的方向发展,过盈联接作为基础的联接方式对于可靠性的要求越来越高。本文将风电锁紧盘作为实例,构建了多层过盈联接的力学模型,得到考虑承载性能和过盈层结构强度的可靠度数学模型,以此为基础进行参数灵敏度分析。通过研究过盈量、摩擦系数、装配间隙、材料屈服强度均值变化对锁紧盘可靠性灵敏度的作用规律,得到锁紧盘尺寸设计和材料选型的优先设计变量,给出了各参数的推荐取值。本文从可靠性灵敏度的角度为参数精准选择提供了依据,不仅完善了多层过盈联接的可靠性设计理论,同时也为锁紧盘性能优化提供了一定的技术指导。     

50kJ液压模锻锤机架的结构静力学及瞬态响应分析

对50kJ液压模锻锤机架进行了受力与静态的有限元结构分析,并对计算结果进行了分析评价,得出机架的应力和位移分布规律,并获取应力集中部位;同时对液压模锻锤机架进行了动态响应分析,通过研究机架在给定动载荷激振下所产生的响应,揭示了机架在动态载荷下的应力和位移随时间变化的规律及机架的动态性能优劣;对静动态载荷下的计算结果进行了比较,得出机架在静态和动态载荷下的应力和位移分布规律基本一致,但大小不同的结论;对试验结果进行了验证。     

1 500 mm冷轧机组机架有限元分析计算

对1 500 mm冷连轧机组轧机机架进行受力分析,建立了机架有限元分析计算模型,应用ANSYS软件分析计算了单机架的应力场、位移场。计算结果表明:最大应力位于机架底部与地面连接部位,适当增加该部位的过渡圆角,可有效降低应力值。     

An investigation into the forging of Bi-metal gears

This paper introduces a method for the production of bi-metal gears using the forging technique. To study the process, model materials of copper (tooth ring material) and lead (core material), were used for both experimentation and simulation. Firstly, experimental setup and test procedures are introduced and the bi-metal gears are forged with different thicknesses of the outer ring material. A simplified FE model is established based on the symmetry of a gear forging process, which enables the 3D FE analysis to be carried out in an efficient manner. The material flow and thickness distribution of the experimentally forged bi-metal gears are analysed and compared with FE predictions. The effect of friction on the axial lock caused by the material flow of the forged gears is also studied. Finally, simulations of different combinations of the inner core and outer ring materials, specifically steel (ring material), copper (ring and core material) and lead (core material) are performed. The numerical and experimental data showed that: thin rings can deform excessively, affecting the structure of the gear; and that both tooling friction and flow stress can significantly affect the relative material flow between the core and the ring.     

海底原位分层观测系统触底与贯入深度检测

提出在结构紧凑的海底原位分层观测系统装置上应用加速度传感器模块JY901测量触底和贯入深度,设计触底、贯入深度计算算法,在MATLAB中进行仿真计算验证算法和误差;在六自由度运动平台上进行加速度传感器测量位移的实验,测量误差在5%左右;设计使用铁棒自由下落贯入砂土模拟海底原位分层观测系统装置贯入沉积物的过程,验证了加速度检测触底的方案可行,测量贯入深度误差为10%左右。研究提供了一种不增加额外传感器的海底原位分层观测系统的运动状态检测方法。     

Sequential coupling simulation for electromagnetic–mechanical tube compression by finite element analysis

A sequential coupled field analysis of electromagnetic tube compression process has been performed by using the finite element method (FEM). A 2D axisymmetric electromagnetic model based on the magnetic vector potential is proposed for the calculation of magnetic field and magnetic forces; and Newmark integration method is used to calculate the dynamic plastic deformation of tube in the mechanical model. In each time step during the simulation, the transient magnetic forces acting on the tube are obtained from the electromagnetic model, which are then used as input load to the mechanical model. According to the tube deformation calculated, the geometry of the electromagnetic model is updated. Therefore, the sequential coupling simulation is realized between the electromagnetic model and the mechanical model, whose results are more accurate than the loosing coupling simulation method. The radial deformation along the outer generatrix of deformed tube wall is presented as a function of time and the plastic strain energy of electromagnetic tube compression is analyzed.     

车门外板轮廓翻边R角锐化及回弹控制方案

针对车门外板轮廓翻边R角(后门C柱侧)、车门外板轮廓整形R角(后门B柱侧)锐化进行工艺方案分析及实物论证,并针对车门外板单件刚性差,回弹控制难度大的特点,调整冲压工艺方案,利用AutoFrom软件进行回弹模拟分析验算,并在模具开发中进行应用,经实物验证调整方案有效。     

铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟研究

在开发铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟有限元程序时 ,对准固态区间用粘弹塑性模型 ,固相线以下用弹塑性模型的本构关系 ;用初应变法计算温度载荷 ;用增量变刚度法求解位移场。对实际铸钢件凝固过程的位移场进行计算 ,模拟结果与理论分析一致 ,本研究工作是进一步模拟分析应力场和进行热裂预测的基础     

矿用新型流量控制阀的出口过流面积分析

为探究矿用新型流量控制阀出口流量稳定性的机制,对其出口过流面积进行分析,提出一种原理简单、精度高的新方法.基于Fluent分析软件,仿真得到阀芯3种位移下的出口压力云图和出口在阀中心面的投影云图.结合出口结构特征推导出不同情况下的出口节流面积计算公式;利用MATLAB软件分别绘制仿真分析和理论推导的出口节流面积随阀芯位...     

网格自适应技术在船用钢板激光弯曲成形过程数值模拟中的应用

利用有限元分析软件MSCMarc,采用不同网格划分方法 ,分别建立板材激光弯曲成形的三维弹塑性热力耦合有限元模型。其中一些模型引入了网格自适应技术。用这些模型计算分析了 6mm船用钢板激光弯曲成形过程的温度场及变形场。结果表明 ,自适应技术有效的缩短了模拟计算的时间 ,在精度变化不大的情况下 ,大大提高分析效率。计算结果与实验结果吻合较好。     

铸造材料伸缩尾翼气动载荷下接触问题的分析与研究

采用有限元技术,应用MSC仿真软件分析铸造材料伸缩结构尾翼在弹道飞行过程中气动载荷矩阵作用下的接触应力问题。通过建立计算模型,施加边界条件及启动接触非线性求解器进行求解,得到尾翼三维结构下的位移和应力情况,该种MDNastran隐式非线性求解器S01．600计算方法能够充分模拟实际三维结构的接触问题。     

考虑廓形特征的机器人异型盘磨削接触力建模

目的 为表征具有尖端小、比压大廓形特征的机器人异型盘磨削接触力,针对异型盘薄板与橡胶板双层结构形式,提出一种考虑廓形特征影响的包含薄板挠曲形变和橡胶板弹性形变的机器人异型盘磨削接触力建模方法。方法 首先,基于弹性薄板弯曲理论,分析薄板挠曲形变与接触力关系。其次,依据静态弹性理论,建立橡胶板在弹性形变区域内弹性形变与接触力模型。再次,开展有限元数值模拟实验求解橡胶板弹性形变参数和薄板挠曲形变参数,并通过变量替换建立接触力与异型盘法向进给位移数值形式反函数模型。最后,搭建机器人异型盘磨削实验平台,分别开展1种平面与3种曲率曲面工件的机器人异型盘接触力模型验证实验和1种侧曲面圆台铸铁工件的机器人异型盘磨削一致性验证实验。结果 机器人异型盘接触力模型验证实验结果表明,当盘倾角较大时,能够较为准确地预测接触力。机器人异型盘磨削一致性验证实验结果表明,在相同的磨削参数条件下,3条磨削路径(路径1、2、3)的磨削深度平均值分别为0.066 3、0.063 2、0.064 5 mm,最大偏差分别为0.013 9、0.009 0、0.010 8 mm,变异系数分别为11.2%、6.4%和9.6%。实验验证了所提方法的有效性。结论 所提方法考虑了异型盘廓形特征,将工件表面曲率、盘倾角、廓形参数和异型盘尺寸等参数包含在磨削接触力模型中,并描述了磨削接触力与异型盘法向进给位移的数值形式反函数关系,能够度量异型盘磨削作业接触区域和解释磨削接触力影响因素,可为机器人异型盘的高效率、高质量恒定接触力磨削提供理论依据。