飞机结构紧固件柔度影响因素分析

紧固件柔度是飞机连接部位的疲劳寿命重要影响因素,常常作为考虑飞机结构疲劳寿命模拟和分析的主要参数。本文在验证弹塑性有限元法计算紧固件柔度有效性的基础上,利用弹塑性有限元法对不同紧固件连接的单搭接结构进行仿真分析,并由仿真分析得出的紧固件细节的载荷位移曲线计算紧固件柔度。分析表明:扁圆头铆钉铆钉头越小柔度值越大;埋头铆钉柔度值相对于扁圆头铆钉有所增大,十字槽埋头螺栓柔度值相对于埋头铆钉稍有增大;过盈配合使紧固件柔度值大幅减小。     

飞机结构紧固件柔度计算公式研究

紧固件柔度是飞机连接部位疲劳寿命的重要影响因素,常常作为飞机结构疲劳寿命分析的主要参数。通过材料力学和弹性力学理论对紧固件的柔度计算公式进行了推导,根据计算过程中的假设和各种不确定因素,提取出了柔度计算公式中的待定系数,然后利用有限元软件计算出的不同材料和尺寸柔度值对柔度计算公式进行修正,确定其待定系数,最后再利用紧固件柔度的试验值对有限元修正公式进行试验修正,得到更合理和准确的柔度计算公式。     

浅析后背门的旋转装配对外观品质的影响

后背门与侧围的间隙段差匹配是影响后脸感知质量的重要因素,通过使用二维尺寸链对后背门风挡玻璃、侧围进行间隙段差分析,并介绍后背门装配过程中旋转对间隙及段差的影响,最后结合3DVA仿真分析软件对装配过程进行三维仿真,对旋转因素的影响进一步的完善和论证。     

间隙补偿及液体垫片参数对层合板单层与层间应力的影响

在飞机装配中,一般采用液体垫片对复合材料层合板构件之间较小的装配间隙进行补偿。以复合材料层合板机械连接中典型的单螺栓连接为对象,考虑强迫装配(未实施间隙补偿)与采用液体垫片实施间隙补偿两种情况,设计了层合板应变测量实验;其次,利用ABAQUS建立有限元模型并进行计算验证,有限元模型计算结果与实验测量数据的吻合度较好。根据建立的模型,研究了间隙补偿及不同液体垫片参数下,层合板的单层面内应力与层间应力的变化。有限元分析结果表明:相对于强迫装配,随着间隙的增大,液体垫片对于改善层合板的应力分布、减小应力幅值、增强抗分层能力的作用愈加显著;三代液体垫片对层合板各单层面内应力与层间应力的影响差异非常微小;大幅增加垫片弹性模量后,单层面内应力的影响效果将明显提升。     

面向虚拟样机的机构间隙旋转铰建模与动力学仿真

含间隙机构的运动/动力学仿真必须考虑间隙及其影响因素对机构动态特性的影响.针对大型重载机构虚拟样机中的间隙旋转铰,建立考虑铰接处两相对运动构件制造和装配误差的旋转铰间隙变化模型.基于间隙矢量模型,描述间隙铰处两构件间的相对运动学关系和基于非线性碰撞接触模式的动力学约束关系.该模型改善了一般虚拟样机仿真软件对间隙铰建模不考虑制造和装配误差的不足,可以提高虚拟样机仿真的可靠性、真实性.对一汽轮机阀门机构进行仿真计算,分析铰间隙、制造和装配误差等因素对机构动力学特性的影响.     

带弹性环式挤压油膜阻尼器转子系统装配特性及试验研究

弹性环式挤压油膜阻尼器(Elastic ring squeeze film damper, ERSFD)作为航空发动机中典型的稳定和振动控制结构,其装配特性(配合紧度)在一定程度上影响组合支承系统的刚度和阻尼,进而影响转子系统的动态特性,但相关研究尚少。为了研究配合紧度对ERSFD动态参数特性的影响,建立了考虑配合紧度的ERSFD耦合模型。采用短轴承理论,分析了配合紧度对弹性环变形、ERSFD油膜压力、油膜厚度和承载力的影响。然后,建立了考虑ERSFD配合紧度的组合支承转子有限元模型,探究配合紧度对转子系统动态特性的影响。结果表明,过盈配合将导致ERSFD转子系统临界转速升高,但ERSFD的减振效果不明显;间隙配合下ERSFD转子系统的临界转速降低,减振效果明显。最后,搭建了ERSFD转子试验台,通过数值仿真与试验结果对比,验证了部分仿真结果的正确性。     

基于正交试验和有限元分析的谐波传动柔轮杯体结构优化

柔轮作为谐波传动中的关键部件,其疲劳强度大小直接影响谐波传动的承载能力与使用寿命。基于APDL参数化设计语言,建立柔轮接触分析参数化模型,考虑柔轮与波发生器的配合间隙和轴承的间隙,应用有限元方法求解柔轮的应力场。在此基础上,运用正交试验法分析柔轮杯体各结构参数对最大应力的影响,并以柔轮应力最小作为目标函数,采用零阶方法优化最优柔轮杯体参数。     

环形精密谐波传动柔轮的承载特性研究

为了研究谐波齿轮中环形柔轮负载状态下变形程度和应力分布,首先在波发生器和环形柔轮之间应用了更为贴合实际的过盈装配模型,解决了大变形装配的难题,并通过实验验证了该方法的有效性。在此基础上对谐波齿轮在空载和额定负载两种工作状态下的受力和变形状况进行了有限元数值计算。最后,通过数据处理对空载和额定负载下柔轮齿根和柔轮圆环中性层的变形和应力分布规律进行了研究。结果表明柔轮圆柱壳体中性层分布应力值较小,柔轮齿根处的分布应力最大且主要为切向应力。相对于空载,额定负载下柔轮的最大变形和最大应力增量分别为空载时的0.46%和93.6%,说明负载对柔轮的变形影响较小但对应力的影响较大。有限元数值仿真的结果与相关文献基本吻合,说明在模型中对柔轮应用过盈装配是成功的,这为研究实际工作条件下谐波齿轮传动性能提供了一种更准确的方法。     

齿轮轮齿承载接触分析（LTCA）的模型和方法

本文建立齿轮承承接触分析的模型,考虑了误差条件下的齿面准几何性态,以及由此产生的齿面间隙、齿间间隙,并用有限元柔度系数法计算了齿轮及其支撑的变形,有机地结合了齿轮的几何分析与力学分析。     

3-PSS柔性并联微操作机器人柔度分析

柔度矩阵建模是进行全柔性机构分析的基础。针对3-PSS型柔性并联微操作机器人,首先基于坐标变换法计算机构单条支链柔度矩阵,并基于此建立机器人整体柔度矩阵模型。然后进行数值算例计算和Ansys有限元仿真分析,并将理论计算结果与有限元分析结果进行对比,验证了柔度矩阵建模的正确性。最后对柔性并联机器人进行了柔度性能分析,并得出了机构的结构参数对柔度的影响规律,分析结果对3-PSS型柔性并联机构的结构优化设计提供了依据。     

多元误差耦合下的法兰孔与轴配合间隙分析

法兰孔与轴的配合状态及法兰轴在孔中的位置误差对精密产品的装配精度有着重要的影响,针对现有研究成果中对孔与轴的配合研究大多忽略三维圆柱度误差的问题,提出一种接触算法,利用相等向量判断准则,有效的计算考虑三维圆柱度误差时的孔与轴实际配合间隙,分析了圆柱度误差和凸角数目对孔与轴实际配合间隙的影响,结果表明,三维圆柱度误差在孔与轴配合间隙分析中不可忽略。根据误差叠加和湮灭原理,综合考虑尺寸误差、三维圆柱度误差和垂直度误差多元误差耦合下法兰孔与轴的配合间隙,在产品装配之前,对法兰轴在法兰孔中的定位精度进行预分析,为后续的装配工艺提供指导,从而提高精密产品的装配效率与装配精度。     

铰接式地脚间隙对箱体静力学分析和模态分析的影响

铰接式齿轮箱的地脚是通过销轴将齿轮箱箱体与平台耳支串联起来的,理论上在装配完成后,销轴与箱体之间、销轴与耳支之间是没有间隙,但在实际装配、使用过程中,由于加工、装配误差或者销轴、箱体、耳支孔的磨损,销轴与齿轮箱、耳支之间存在间隙。通过分析对比,论证在进行箱体有限元静力学分析和模态分析时,是否应考虑地脚间隙以及间隙的存在与否是否会对分析结果造成影响。     

关节间隙对机器人动态特性影响分析

为了分析关节间隙对机器人动态特性的影响,采用L-N非线性弹簧阻尼模型对关节间隙接触碰撞力进行建模,D-H方法建立装配机器人的运动学方程,Lagrange方法建立装配机器人动力学微分方程,推导出关节位移、速度、角加速度、力矩以及接触力的方程;提出采用IMPACT函数对碰撞进行描述,运用ADAMS软件建立含关节间隙机器人虚拟样机,分析不同驱动方式下关节间隙对机器人动态特性的影响;以自行设计的四自由度装配机器人为研究对象搭建实验平台对理论分析与仿真结果进行验证,实验验证了理论分析与仿真分析的合理性,得到了关节间隙对机器人动态特性影响曲线并提出了相应的改善措施。     

基于MBD和KBE的卫星单机模型紧固件自动装配研究

由于紧固件规格较多,手工创建模型并进行模型装配较为繁琐,卫星单机三维模型中一般不装配紧固件模型,这种处理方式存在一定的隐患。为消除隐患,并保证总装模型的完整性,给出一种紧固件模型批量生成且在单机模型上自动装配紧固件模型的方法。这种方法首先通过CATIA二次开发技术提取单机总装MbD模型中的紧固件配置信息(如紧固件数量、类型、规格等),然后使用CATIA的知识工程模块创建紧固件三维模型,最后按照配置信息调取紧固件三维模型,将三维模型按照位置关系自动安装到单机三维模型中。通过这种方法,能实现紧固件的自动装配,显著提高了模型装配效率。     

装配误差对双圆弧谐波齿轮应力的影响

由于谐波传动中刚轮、柔轮与波发生器装配时存在装配误差,可能会引起刚轮与柔轮齿廓干涉,从而影响柔轮齿面与齿根应力,以无公切线双圆弧谐波齿轮为研究对象,基于改进运动学法设计齿形,针对各种装配误差设计实验,并通过ABAQUS建立有限元装配模型进行计算,研究装配误差对柔轮应力的影响规律。结果表明,长轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差对柔轮齿上应力影响最大,短轴方向刚柔轮中心距误差与凸轮径向安装误差次之,凸轮轴向安装误差影响最小;短轴方向刚柔轮中心距误差与长轴方向凸轮径向误差对柔轮杯底应力有较小影响;其余因素对杯底应力的影响极小。为谐波减速器的误差控制与补偿提供一定参考。     

直梁圆角形柔性铰链的柔度矩阵分析

对直梁圆角形柔性铰链的柔度矩阵进行了研究。首先,基于悬臂梁理论推导了直梁圆角形柔性铰链平面内变形的解析计算方法,建立了柔性铰链平面内柔度矩阵的闭环解析模型,并给出了rt(r为铰链圆角半径,t为铰链厚度)时柔度矩阵的简化计算公式。然后,建立了直梁圆角形柔性铰链的有限元模型,得到了柔性铰链结构参数r/t和l/t(l为铰链长度）变化时柔度矩阵解析值和有限元仿真值的相对误差,以及r/t变化时柔度矩阵简化解析值和仿真值的相对误差。结果表明:采用悬臂梁理论建立的柔性铰链柔度矩阵模型,当l/t≥4时,柔度矩阵各项参数的理论解析值与有限元仿真值相对误差在5.5%以内,当0.1≤r/t≤0.5时,两者的相对误差能够控制在9%以内,当0.2≤r/t≤0.3时,两者的相对误差能够控制在6.5%以内;当r/t≤0.3时,简化解析值与仿真值的相对误差控制在9%以内, 当r/t≤0.2时,简化解析值与仿真值的相对误差控制在7%以内,从而验证了柔度矩阵闭环解析模型的正确性。建立的直梁圆角形柔性铰链柔度矩阵闭环解析模型可为柔性铰链以及柔性体机构的设计和优化提供理论依据。     

模型的视觉关注度简化方法与轻量化装配技术

提出了模型的视觉关注度简化方法与轻量化装配技术,建立了从最精确到空模型的6级标准件模型特征库。通过对设计人员视觉、装配结构体、运动链关联的分析,给出了装配部件上的标准件模型动态精细度层级的计算方法,实现了自动切换不同精细度模型的轻量化装配功能,并在飞机设计中应用,有效地提高了设计效率。     

带有残余应力的关节轴承外圈硬切削有限元仿真研究

针对关节轴承冷挤压装配后,其轴承外圈存在较大的残余应力的问题,对多次硬切削关节轴承外圈对残余应力的影响和轴承内外圈间隙的分布规律进行了研究,对自润滑关节轴承挤压装配过程和冷却回弹过程进行了仿真分析,开展了多次硬切削带残余应力的GCr15轴承钢关节轴承外圈有限元仿真分析,建立了材料本构模型、损伤初始准则及损伤演化准则之间的关系,提出了热力耦合有限元仿真分析的方法。在Abaqus软件上对多次硬切削对应力分布情况和轴承外圈回弹量等进行了评价分析。研究结果表明,有限元仿真分析能够预测硬切削对自润滑关节轴承外圈残余应力大小的影响和轴承内外圈间隙的变化规律,这对于通过硬切削释放残余应力,控制和提高工件质量具有重要的理论指导意义。     

MPV车型顶棚与外饰玻璃的配合研究

介绍了MPV车型顶棚与前风挡、侧窗的配合。前风挡与顶棚配合方式与轿车相似,设计顶棚翻边与玻璃间隙配合。侧窗与顶棚采用传统的胶条配合和间隙配合两种形式,传统的胶条配合是利用胶条与玻璃干涉保证密封性、胶条包覆内饰保证内饰的外观性;而取消胶条后的间隙配合设计参考前风挡处进行结构优化,通过增加顶棚翻边、顶棚固定点取消胶条,可有效地降低整车成本、提高装配效率。     

柔性悬臂梁柔度6σ稳健优化设计

在柔顺机构优化中如何考虑设计变量的随机波动与外界随机载荷的不确定性干扰成为柔性机构稳健可靠性保障的关键问题。引入6σ稳健设计方法,建立了稳定性优化模型,并对以柔性悬臂梁为载体的柔顺机构进行了柔度稳健优化设计,通过与传统柔性悬臂梁柔度确定性优化结果对比表明,其柔度稳健水平达到了8σ,验证了6σ稳健优化设计具有良好的效果。