不平行接触下的螺栓连接刚度及其转子动态特性

针对航空发动机的典型螺栓连接结构,以高温合金螺栓连接为对象,提出了考虑螺栓端头支撑面不平行接触下的连接刚度演化机理及其对转子模态的影响规律.将螺栓与被连接件各结合面的几何误差表征为螺栓端头的不平行接触,建立了拧紧过程和轴向加载过程仿真模型.通过改变支撑面的不平行度模拟几何偏差的影响,分析了不平行度从0°到2°时的连接结构力学性能,揭示了非理想接触下螺栓预紧力的变化规律以及应力分布规律,建立了考虑连接结构不平行度的转子模态仿真模型,揭示了连接刚度不均匀分布下的转子模态变化规律,为转子连接结构的设计及服役性能的评估提供参考.     

某V型柴油机曲轴疲劳寿命仿真

为了对某V型柴油机将最大爆发压力由15.5 MPa提升至16.5 MPa后曲轴的强度及疲劳寿命进行预测,首先在ADAMS/Engine中根据发动机模型及参数建立了发动机动力学模型,获取曲柄销处的载荷时程数据,然后建立了最大爆发压力为15.5 MPa和16.5 MPa一缸点火及二缸点火共4个工况有限元模型,由各工况的应力结果结合材料的S-N曲线及载荷时程曲线,计算得到各工况曲轴的疲劳寿命。计算结果表明,曲轴在各工况下其最大应力小于材料弯曲疲劳极限,应力集中处主要出现在连杆轴颈过渡圆角处,各工况下曲轴寿命高于1 000小时。     

预钻孔直径对高强度螺栓轴力应变计测量的影响研究

螺栓连接是目前在机械设备中应用相当广泛的一种连接形式,随着各类机械设备的大型化和复杂化,对高强度螺栓的轴向力进行工况下监测也变得更加重要.目前,高强度螺栓指强度等级在8.8级以上的螺栓,对其进行钻孔式轴向应力测量时,对预钻孔直径与测量效果间的研究还相对较少.文章通过数值模拟与实验结合的方法,应用ANSYS软件对不同钻孔...     

某叉车动力总成悬置系统优化设计

国内自主品牌小吨位叉车动力总成采用软连接设计方案的不多,通常采用的是动力总成与前桥刚性连接,这样会导致发动机振动直接由前桥传递到车身,使得整车振动较大,在怠速工况附近尤其剧烈.安徽合力股份有限公司推出的G2系列软连接叉车,采用全悬浮的动力总成悬置系统,使得整车振动得到根本性改善,减振效果不逊色于国外进口品牌叉车.随着发动机排放标准升级,动力总成选配三缸发动机成为热门课题,然而通常情况下三缸发动机振动比较剧烈,若仅将原先动力总成悬置系统的四缸发动机切换成三缸发动机,而悬置系统参数(悬置位置、角度和刚度)没有变化,可能会导致整车振动变大,因此优化设计三缸发动机的动力总成悬置系统成为设计难点.文中设计的某叉车动力总成悬置系统为三缸发动机匹配液力软连接变速箱的四点悬置,悬置包括发动机左右减振垫、变速箱左右减振垫,因减振垫是借用先前设计,其刚度不能作为优化设计变量,优化变量只能是悬置安装位置和角度,针对三缸发动机振动特点,优化目标选为绕发动机曲轴方向的模态能量解耦率,同时选取六个方向刚体模态频率合理分布区间为约束条件.     

轻轨车固定铰接结构有限元分析及方案改进

为保证轻轨列车的行驶安全,对固定铰接结构进行强度校核。选择接触非线性有限元方法,采用空间六面体单元和四节点壳单元建立模型,对某铰接结构及其连接螺栓进行静强度分析。初步计算结果表明左铰接件连接螺栓的应力不满足设计要求。通过调整铰接座的螺栓孔距、取消螺栓安装铰接座上的下沉孔、加大螺栓孔与铰接座边界的距离对固定铰接结构进行改进,结果表明：螺栓和铰接座的最大应力分别降低2.62%和41.85%,满足设计要求。     

基于ANSYS的汽车发电机连接螺栓布局设计优化

针对汽车发电机连接螺栓经常出现的应力集中问题,用ANSYS对发电机连接螺栓在实际工况下的应力情况进行模态分析和谐响应分析.分析已量产的相同设计接口的产品,设定螺栓的疲劳强度.在不增加成本,且不对发电机本身结构做较大改动的前提下,采用旋转连接螺栓整体分布的策略,使新设计的连接螺栓符合设定的疲劳强度.该方案在实际运用中已经得到验证.     

位移式许用扭矩传感器的设计与研究

许用扭矩是拧紧螺纹紧固件时可施加的最大扭矩值,它是保证螺纹连接安全可靠的重要参数;由于现有扭矩扳手需要人工依靠经验或理论计算来设定所需扭矩值,设计了一种通过自动识别螺栓规格并计算许用扭矩的位移式许用扭矩传感器;螺栓夹持装置开口大小的调整与电位器阻值调整通过齿轮相关联用于识别螺栓规格信息,单片机HT66F50采集电位器的模拟信号经模数转换为数字信号运算并处理,计算结果通过液晶显示模块LCD1602进行显示;通过数据拟合及公式推导建立许用扭矩计算理论,硬件采用技术成熟的集成模块,软件设计采用模块化思想,建立了传感器原理样机;测试结果表明,数据计算误差在允许范围内,能够快速准确地计算许用扭矩值,达到了设计要求。     

210 t转炉连接装置的有限元分析及强度校核

利用ANSYS Workbench对某210 t转炉整体模型的三种极限工况进行有限元分析,得到转炉系统的应力分布和总变形,同时得到连接装置各个零部件的应力分布,找出零部件的最大应力值及所处位置,并结合有限元计算结果对各个零部件进行强度校核.结果表明连接装置的强度满足要求。     

一种插转式连接装置的受力承压特性数值仿真

为明确软质输送管线中插转式软管连接装置的受力承压特性,保障输送介质的安全运输,通过分析其结构特点构造三维模型,运用仿真的方法,研究了插转式软管连接装置在工作压力和爆破压力下的临界螺栓预紧力,并分析了螺栓预紧力对软管的力学影响。结果表明,若保证插转式软管连接装置不发生拉脱,在工作压力下的临界螺栓预紧力需达到1.1628×10⁴ N以上,在爆破压力下的临界螺栓预紧力需达到3.5409×10⁴ N以上。此外,在工作压力下,软管所受最大等效应力随螺栓预紧力增大而不断增大。     

发电机挡块组件有限元分析

为分析抽水蓄能发电机挡块组件的von Mises应力（以下简称应力）分布情况,在MSC Marc中建立有限元模型,分别采用截面法和渗透接触法对螺栓施加预紧力,通过对发电机挡块组件处于稳定转速、抽水启动、抽水停机、发电启动、发电停机和甩负荷等工况的非线性接触分析,得到各工况下该发电机挡块组件的应力分布.结果表明,2种螺栓预紧力的施加方法是等效的;各工况下最大应力均发生在螺栓圆角处;转速大小对应力分布起决定性作用.该结果可为抽水蓄能发电机挡块组件结构的分析设计提供参考.     

基于阻抗法的多螺栓连接预紧扭矩检测试验研究

目前小卫星快速响应要求不断提高,然而小卫星包含大量的螺栓连接部件,在小卫星装配完成后对其螺栓预紧扭矩进行快速检测,对于提高小卫星快速响应具有重要意义.为实现螺栓预紧扭矩快速检测,本文研究了基于机电阻抗法的两螺栓搭接梁中螺栓预紧扭矩检测方法.由于螺栓松动导致结构机械阻抗发生变化,通过机电耦合效应,会使贴于结构表面的压电陶瓷的电阻抗发生变化.根据上述原理,将压电陶瓷纤维复合材料MFC贴于搭接梁表面,利用阻抗分析仪测量MFC的阻抗实部的谱曲线,以此找到阻抗实部随扭矩变化而变化的敏感频段,在此频段内,通过比对松动后阻抗实部的均方根偏差与标准扭矩下的阻抗实部均方根偏差,判断螺栓松动状况.实验结果显示,随着搭接梁两个螺栓的松动甚至脱落,阻抗实部的谱曲线上的峰值大小和峰值频率会发生明显变化,对应的均方根偏差也逐渐增大.建立了包含标准状态下阻抗实部数值和已知工况的RMSD的数据库,通过对比未知工况的RMSD,来判断螺栓松动状况,并用实验验证了该方法.因此,采用MFC作为压电敏感元件的机电阻抗法,能够有效地检测搭接梁两螺栓连接是否松动.     

拧紧力矩对螺堵应力的影响

为了延长螺堵的使用寿命,达到降低成本的目的,采用有限元方法,模拟螺堵实际工作时的受力情况,得出拧紧力矩和螺堵应力之间的关系.     

A modular designed bolt tightening shaft based on adaptive fuzzy backstepping control

This paper presents a modular designed autonomous bolt tightening shaft system with an adaptive fuzzy backstepping control approach developed for it. The bolt tightening shaft is designed for the autonomous bolt tightening operation, which has huge potential for industry application. Due to the inherent nonlinear and uncertain properties, the bolt tightening shaft and the bolt tightening process are mathematically modeled as an uncertain strict feedback system. With the adaptive backstepping and approximation property of fuzzy logic system, the controller is recursively designed. Based on the Lyapunov stability theorem, all signals in the closed-loop system are proved to be uniformly ultimately bounded and the torque tracking error exponentially converges to a small residue. And the effectiveness and performance of the proposed autonomous system are verified by the simulation and experiment results on the bolt tightening shaft system.     

某缸盖高周疲劳分析

基于有限元法和应力疲劳理论,通过Abaqus和FEMFAT软件对某发动机缸盖进行温度场和结构耐久性计算分析.计算结果表明:在当前的载荷下,从温度分布和高周疲劳角度考虑,此缸盖可以满足安全运转需求,但是对于进一步提升发动机性能,其潜在承受能力较小.     

基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制研究

多轮轮毂电机运行参数具有不确定性,因此难以精准计算电机协调控制量,所以设计基于PID神经网络的多轮轮毂电机协调控制方法。搭建多轮轮毂电机数学模型,在该模型下实时采集多轮轮毂电机转速、位置等运行参数,并计算电机协调控制量。装设PID神经网络协调控制器,利用PID神经网络算法生成协调控制指令,从转速、转矩等方面实现多轮轮毂电机的协调控制。测试结果表明,在所提方法的协调控制下,多轮轮毂电机在空载和负载工况下的转矩控制误差降低了21.25r/min和25.7r/min,转矩控制误差降低了6.55N·m和17.45N·m,电机运行平衡度有所提升,多轮轮毂电机协调控制效果更好。     

发动机缸体线性与非线性对比分析

采用线性分析发动机缸体时,在螺栓接触和绑定的位置会出现明显的应力集中点,且计算得到疲劳安全因数远远低于合理值.在考虑材料非线性的基础上对发动机缸体进行非线性分析,发现在螺栓接触和绑定位置处的应力明显降低,计算得到的疲劳安全因数也趋于合理.通过汽油机缸体线性与非线性对比分析可以发现,缸体非线性模型的计算结果更合理.若要改善螺栓孔周边的安全因数,一定要保证螺栓绑定和接触位置接近实际情况,特别在2个面过渡的位置不能绑定,这样可以避免造成应力集中.     

某柴油机缸盖强度计算

以某4缸轿车用柴油机铝合金缸盖为研究对象,用某CFD软件计算得到水套表面的温度和对流换热系数,用Abaqus计算缸盖稳态温度场、装配载荷下冷机的应力分布、装配状态下的热机应力分布和各缸爆发时刻缸盖的应力分布,结果表明缸盖强度低于材料屈服极限.基于应力结果计算缸盖的高周疲劳安全因数和低周循环次数,结果表明缸盖疲劳安全因数满足使用要求.