基于分形理论的变齿厚齿轮接触应力分析

为了更准确地反应变齿厚齿轮齿面真实接触应力,构建了变齿厚齿轮的齿面接触系数,并对其合理性进行了验证。基于分形接触理论和Hertz接触理论建立了综合考虑齿轮齿面粗糙形貌、接触点弹性变形、材料特性等参数的变齿厚齿轮接触模型,计算变齿厚齿轮的接触强度,并与有限元计算结果进行比较,验证了方法的有效性。通过分形理论得出齿轮啮合时载荷与面积的关系,并对4个基本参数进行仿真,分析分形接触模型的效果。结果表明,通过数值模拟和分析实际接触面积与载荷的关系图,验证了分形接触模型的准确性。基于有限元理论、Hertz接触理论和分形理论,对变齿厚齿轮的齿面接触强度进行了比较和分析,验证了分形接触模型计算变齿厚齿轮接触应力的正确性,该模型的建立为变齿厚齿轮的设计与强度校核提供了一定的理论依据。     

基于NSGA-Ⅲ算法的采煤机滚筒优化设计及系统开发

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优化模型。采用NSGA-Ⅲ算法对提出的有约束多目标采煤机滚筒优化模型进行寻优,利用MATLAB开发了采煤机滚筒优化设计系统,以某公司截割实验的煤岩参数、工况条件为输入,通过采煤机滚筒优化设计系统得到滚筒最佳设计方案,该滚筒相对于MG500/1130WD采煤机滚筒,装煤能力提高了12.7%、截割比能耗降低了8.0%、载荷波动系数减小了20%。结合CAD技术以及初始图形交换规范（IGES）形成了完整的采煤机滚筒三维虚拟模型。     

设计参数优化对弧齿锥齿轮动力学特性影响的对比研究

以弧齿锥齿轮的压力角、刀尖圆角半径、大小轮齿厚比等设计参数为优化对象,基于多体多自由度动力学方程以及混合润滑摩擦模型,对齿轮系统动态特性进行对比研究。综合考虑了系统的时变摩擦力、动态啮合力、传递误差以及齿侧间隙等非线性因素的影响,同时考虑到实际工作中齿轮啮合处于既有润滑油膜接触又有粗糙峰接触的混合弹流润滑状态。对系统动态响应进行求解,结果表明,相较于优化设计参数前,优化后的弧齿锥齿轮在动态啮合力及动态传递误差方面都具有更优的表现。最后,通过试验台架进行试验验证了研究结果的准确性。     

复杂煤层赋存条件下螺旋滚筒力学行为研究

为研究复杂煤层赋存条件下螺旋滚筒的力学行为,基于Drucker-Prager屈服准则构建出煤岩材料的本构模型。通过对螺旋滚筒截割过程进行了数值模拟,得到了煤岩体的应力分布、截齿以及螺旋滚筒的受力变化规律。在0°～12°范围内,随着倾斜角的增加,截齿受力均值增大了30.9%。牵引速度增大使得与截齿接触的煤岩体所积聚的弹性能量和脆性增加,煤、岩体应力最大增幅分别为40.1%和9.3%;螺旋滚筒转速降低使得与截齿接触的煤岩体应力有所降低,煤、岩体应力最大降幅分别为27.0%和7.5%。牵引速度增大及螺旋滚筒转速的降低使得三向力中牵引阻力的增幅最大,其最大增幅为91.73%。螺旋滚筒载荷大小及波动随截割对象性质不同而出现明显的变化。     

重构理论下采煤机牵引速度对滚筒载荷影响研究

为了研究实际工况下,牵引速度对采煤机滚筒工作载荷的影响,采用Tikhonov正则化方法,构建截齿载荷重构模型,并推演出牵引速度与截齿载荷关系,建立滚筒与牵引部相互耦合的动力学系统模型,运用数值仿真的方法对模型求解,并对结果运用数理统计方法得出不同牵引速度下采煤机滚筒三向力的均值及标准差,最后进行实验验证,结果表明仿真数据与实验数据的均值和标准差误差范围小于5%,验证了理论模型的正确性。     

偏心伸缩指滚筒式捡拾螺旋输送器设计及仿真分析

以偏心伸缩指滚筒式捡拾螺旋输送器为研究对象,对其机械结构进行了设计,并对完成后的装置进行运动学及强度、刚度计算.在设计工况下,首先通过理论计算,获得了偏心伸缩指滚筒式捡拾螺旋输送器关键尺寸的设计参数;再进行了滚筒螺旋部分和偏心伸缩指滚筒式捡拾部分的机械结构设计,并将二者组合完成整体三维模型建立;最后采用仿真分析的方法,通过对该装置三维模型进行处理、网格划分、边界条件设置、求解计算,获得了转动的速度和加速度值,以及整体结构的应力和应变分布云图,确认了整体结构设计的合理性.该装置相较于传统输送器,以其良好的工作性能,在青饲联合收获机等其他收获机械有着广泛的应用前景.设计过程中采用理论计算配合三维建模,辅助仿真分析的设计方法,为设计人员开发同类产品及结构优化提供新的便捷手段.     

基于分形理论的圆弧齿轮滑动摩擦接触力学模型

考虑到圆弧齿线圆柱齿轮传动接触之间的滑动摩擦与微凸体的连续性变形,结合分形理论和Hertz接触理论建立圆弧齿线圆柱齿轮的滑动摩擦接触力学模型,通过模型数值分析与ANSYS WORKBENCH分析的最大接触应力结果对比,证明该模型所反映圆弧齿线圆柱齿轮接触应力状态的正确性。该模型中,载荷与真实接触面积之间关系不仅与分形维数和特征尺度系数有关,还与齿轮节点曲率和齿轮齿线半径有关。同时,理论计算表明,分形维数一定时,真实接触面积随着载荷的增大而增大;载荷一定时,真实接触面积随着分形维数的增大先增大后减小,随着特征尺度系数的增大而减小;摩擦因数对真实接触面积的影响不大。该模型的建立为圆弧齿线圆柱齿轮工作状态的研究及强度分析提供了理论依据。     

矿井采煤机螺旋滚筒截齿关键参数优化设计研究

采煤机由螺旋滚筒切割煤炭物料,螺旋滚筒的结构影响着切割性能及效率.因此,通过有限元仿真技术方法,对截齿的安装角度及截线距两个关键参数进行优化设计,提高螺旋滚筒对于煤炭的截割效率并且延长截齿的使用寿命.通过仿真计算得出,截齿安装角度为45°和截线距为70 mm的截割比能耗最优.研究成果可为采煤机螺旋滚筒在实际工程中的应用提供理论依据.     

多齿圆周铣削残留面积高度研究

提出了一种非简化的多齿圆周铣削几何运动模型,该模型考虑进给速度对刀齿运动轨迹的影响,发现在多齿圆周铣削中存在残留面积的现象,并推导出计算残留面积高度的公式,公式表明多齿圆周铣削的残留面积高度与刀具齿数、每齿进给量和刀具半径有关;然后以残留面积高度公式为基础,利用Visual C++(MFC)为平台开发出计算和辅助分析残留面积高度的系统;最后采用Matlab仿真软件验证非简化模型的合理性和在多齿圆周铣削中存在残留面积.     

线辣椒收获机的设计与试验

甘肃河西走廊地区的辣椒种植业发展迅速,但目前采摘辣椒的模式主要依靠人力手工,该模式已经不能满足产业发展的要求。设计了一种弹齿式线辣椒收获机,整机由弹齿式滚筒采摘装置、机架、悬挂装置、平带输送装置、链传动装置、收集装置等组成,可一次完成线辣椒的采收、输送收集工作。通过对样机进行正交试验研究,得到了整机最佳工作参数组合。在滚筒转速110 r/min,行走速度0.9 m/s,且未使用脱叶剂的参数组合下,破损率、采净率和损失率分别为2.8%、94.4%和11.6%。     

残膜回收机捡拾装置的研究

为了解决残膜难捡拾、缠绕工作部件等技术难题,在总结和借鉴目前研究成果和经验的基础上,深入研究曲轴滚筒式苗期残膜捡拾装置,捡膜部件为曲轴滚筒式结构。该装置田间作业时,起膜杆齿将残膜从土壤中松动释放,捡膜杆齿将残膜挑起送至卸膜机构,刷膜辊将残膜刷至集膜箱中,避免造成二次污染。对比分析几种捡拾装置的优缺点:弹齿式残膜清理滚筒结构复杂、润滑困难;自动卸膜式残膜捡拾装置实现连续捡膜,但卸膜阻力较大;曲轴滚筒式苗期残膜捡拾装置残膜捡拾率较高,回收的残膜较完整,便于回收利用。     

基于LS-DYNA的采煤机滚筒截割夹矸煤岩强度分析

为获取复杂工况下薄煤层采煤机螺旋滚筒应力信息,进而指导其参数设计或运动学参数匹配,采用PRO/E建立了滚筒及煤岩模型,通过专用接口导入到Ansys,并根据实际情况对模型进行定义单元、材料、划分网格添加约束、接触等操作,最终在Ls-Dyan中建立了螺旋滚筒截割夹矸煤岩的耦合模型,设置牵引速度为4 m/min,滚筒转速为80 r/min,并对其进行动态仿真,获取相应零件的接触力信息及应力云图。结果表明:截齿合金头、齿体、齿座、叶片最大应力分别为1 209. 26 MPa、812. 5 MPa、371. 79 MPa以及103. 56 MPa,均小于各自材料的许用应力,能够可靠工作。该方法能够找到滚筒的薄弱环节,可为螺旋滚筒设计及运动学参数匹配提供重要的理论参考。     

热力复合作用下的典型弹箭结构优化设计

以气动力热影响较大的典型弹箭结构为研究对象,研究热力复合作用下的典型弹箭结构在结构性能约束下,以减轻结构重量为目标的结构优化设计方法。通过Isight优化设计平台集成Ansys,并利用Ansys的APDL参数化建模技术和热力复合加载分析技术,建立了典型弹箭结构的仿真模型。典型算例的结果表明:优化设计后,在满足强度、刚度条件下重量减轻了19.8%,减重效果明显,验证了模型的合理性和方法的有效性,对典型弹箭结构分析模型建立和优化设计提供了参考。     

船拖分动箱齿轮啮合特性分析

船式拖拉机分动箱传动系统的特性为船式拖拉机动力系统平稳、高效运行关键因素,建立分动箱一级传动啮合齿轮热弹耦合模型.在额定工况条件下,对直齿圆柱齿轮传动啮合特性进行有限元接触仿真分析,研究了热弹耦合、不同摩擦系数对齿轮接触压力、齿面啮合区域法向载荷及啮合刚度的影响规律.结果 表明,齿轮啮合过程中摩擦生热使得齿轮接触压力变小、啮合刚度变小,且齿面接触考虑摩擦系数时齿面接触压力与比不考虑摩擦系数齿面受到接触压力大.将仿真得到的时变啮合刚和刚度与理论计算值进行对比,验证有限元瞬态分析方法的可行性,为后续分动箱系统动态响应分析作基础,为降低齿轮转动过程产生振动与噪声和分动箱系统的优化设计提供依据.     

运动参数对螺旋滚筒截割过程的动力传递问题影响分析

利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了复杂煤层条件下螺旋滚筒与煤岩的耦合模型,基于不同工况进行截割过程的动态模拟,提取了滚筒与截齿的工作载荷,并分析了载荷的变化规律。通过对螺旋滚筒截割煤岩的动力学分析得到了由煤到岩变化时螺旋滚筒的应力云图及载荷变化曲线,获取了滚筒与截齿的应力应变等参数的时间历程曲线。研究表明:螺旋滚筒截割煤岩混合界面时,煤岩出现大量崩落,工作载荷波动变大;截齿的最大应力主要集中在合金头齿尖局部接触区域及齿柄头部的轴肩处,齿座最大应力主要集中在其根部;改变牵引速度比改变滚筒转速对滚筒载荷与应力影响更明显。研究成果为薄煤层采煤机螺旋滚筒的结构设计及其截割性能的提高提供了重要参考。     

三维编织机携纱器运动仿真分析与实验研究

针对旋转式三维编织机携纱器运动研究方面存在的不足,对旋转式三维编织机进行了动力学研究,通过Solid Works软件建立了旋转式三维编织机简化后的三维模型,然后导入ADAMS中,对简化后的模型添加了运动副以及驱动,设置了合理的仿真参数并进行了动力学仿真分析;通过改变轨道半径以及角导轮的角速度,得到了不同轨道半径下、不同角速度下携纱器的速度变化规律;并通过实验研究验证了仿真分析的正确性。研究结果表明,携纱器的速度曲线存在周期性,周期与角速度的乘积近似为2π;在过渡处速度达到峰值,存在较大接触冲击;结果可为后续的旋转式三维编织机轨道优化打下基础。     

斜齿轮接触分析与修形优化

基于齿轮啮合原理,利用UG建立精确的三维齿轮参数化模型,依据接触分析理论建立了五齿对有限元模型,并采用ANSYS Workbench对简化模型进行接触分析。改变传统的经验修形方法,根据有限元分析结果利用KISSsoft对齿轮修形参数进行优化。以齿面接触强度、传递误差等为优化目标得到最佳修形量,最后通过ANSYS Workbench验证修形效果。     

地铁弹条Ⅲ型扣件铁垫板端部圆角优化分析

基于非线性接触理论,建立了地铁弹条Ⅲ型扣件系统有限元模型。计算了弹条扣压力与弹程之间的关系,分析了Ⅲ型弹条插入铁垫板插孔不同长度下的弹条应力,研究了铁垫板端部插孔圆角半径对扣压力和应力的影响,基于数值结果,优化了铁垫板端部插孔圆角半径。结果表明:弹条插入铁垫板插孔的长度对弹条与铁垫板插孔间的接触状态影响明显;弹条应力集中区域出现在与铁垫板端部接触的弹条后端圆弧内侧表面;将铁垫板圆角半径改为8 mm,可以明显减小该区域的应力值。     

新型极薄煤层采煤机螺旋滚筒截齿排列优化设计

为了解决新型极薄煤层采煤机MG100-145-PFD在实验过程中出现的闷车问题,对螺旋滚筒的截齿排列模式进行了分析研究,在保证螺旋滚筒抛煤效果的同时,依据破煤理论,建立了采煤机截齿受力和截齿排列最佳截线矩的理论模型,重新优化设计了滚筒的截齿布置形式。通过实验得知,新设计的螺旋滚筒截齿布置合理,受力更均匀,很好地解决了采煤机滚筒闷车的问题。     

错齿BTA深孔钻削切屑变形及刀屑接触长度分布规律研究

断排屑问题一直是错齿BTA内排屑深孔钻削的难点,通过建立切屑流经断屑台的几何变形模型分析了刀屑接触长度对错齿BTA钻削切屑的变形断裂的影响,采用有限元分析软件DEFORM-3D建立了错齿BTA钻头钻削仿真模型,对各刀齿切屑的形成及变形规律进行了分析,研究了刀屑接触长度随刀齿钻削半径分布规律及其随钻削条件的变化规律,并利用实验对仿真结果进行了验证分析。结果表明,仿真结果可信,刀齿钻削半径对切屑的变形及刀屑接触长度影响很大,刀屑接触长度随钻削进给量增大而增大,随转速增大而减小,随工件材料强度增大而增大。