履带式车辆行星架疲劳寿命仿真预测研究

行星架是履带式车辆侧减速器的重要传动机构,由于测试手段及试验方法的限制,行星架在设计时采用静强度设计理论,无法准确反映其在不同的复杂任务工况下的动态特性,给动载荷作用下构件的寿命预测分析带来了极大困难,结果导致构件的实际寿命与设计寿命有较大差距。基于ADAMS.ATV建立履带式车辆侧减速器虚拟行驶试验平台,获得了行星架在各种工况下承受的动态载荷。基于MSC.Fatigue软件建立了侧减速器的疲劳分析模型,获得了行星架的疲劳寿命。预测仿真实例证明了对行星架进行疲劳寿命预测的可行性,对复杂工况条件下履带式车辆构件疲劳寿命预测问题进行了探索,研究成果还可推广应用于相关工程领域,具有非常重要的实用意义。     

基于行驶仿真试验的轮边减速器疲劳寿命预测研究

轮边减速器是重型车辆的重要降速增扭传动机构,然而轮边减速器在设计阶段由于缺乏准确可行的工作载荷数据,采用的设计载荷是静态载荷而非实际工作载荷。由于实际工作载荷和设计采用的静载荷存在相当大的差距,因此在设计载荷下的得出的轮边减速器的寿命远远高于实际载荷作用下的实际寿命。为解决实际工况下轮边减速器所承受实际动态载荷的难题,本文基于MSC.ATV建立了某重型车辆虚拟行驶试验平台,获得了轮边减速器各零部件承受的动态载荷。基于疲劳仿真分析软件,获得了轮边减速器重要部件行星架及传动齿轮的疲劳寿命。预测仿真实例证明了对轮边减速器构件进行疲劳寿命预测的可行性,解决了复杂工况载荷条件下重型车辆轮边减速器疲劳寿命预测的难题,研究成果还可推广应用于相关工程领域,具有非常重要的实用意义。     

基于虚拟样机仿真的车辆主动轮疲劳寿命灵敏度分析

主动轮是履带式车辆行走系统的重要传动机构,由于测试手段及试验方法的限制,主动轮在设计时采用静强度设计理论,无法准确反映其在不同的复杂任务工况下的动态特性,给动载荷作用下构件的寿命预测分析带来了极大困难,结果导致构件的实际寿命与设计寿命有较大差距。基于ADAMS.ATV建立履带式车辆行走系统虚拟样机,获得主动轮在某任务工况下的动态载荷。基于MSC.Fatigue软件建立了主动轮使用寿命分析模型,获得了主动轮的使用寿命,进而改变主动轮的结构参数,仿真分析得到主动轮使用寿命随其不同结构参数改变的变化规律。研究成果可以推广到相关机械可靠性领域,具有十分重要的实用意义。     

基于疲劳寿命的履带车辆侧减速器传动轴结构优化

针对某型履带车辆侧减速器传动轴的结构优化问题,结合疲劳寿命预测方法对传动轴不同结构尺寸的寿命进行比较,从而实现优化设计。首先利用虚拟样机仿真技术在ADAMS.ATV中建立车辆行走系统虚拟样机模型及路面不平度模型,通过仿真得到车辆行驶约束反力矩,将约束反力矩导入随后建立的侧减速器模型,得到传动轴在不同路面条件下的动态载荷。利用得到的动态载荷结合传动轴应力分析得到不同条件下的疲劳寿命预测值,进一步对传动轴不同内外径比值情况下的疲劳寿命变化情况进行了分析,研究结果可以作为一种履带车辆部件在一定约束条件下的结构优化问题的有效方法。     

基于虚拟样机的某履带车辆侧减速器的动力学分析

利用多体系统动力学理论,建立了某型履带车辆的侧减速器的虚拟样机,对减速器的主要传动系统,行星轮系进行了动态分析,得出了齿轮在工作状态下的动态载荷谱,为侧减速器结构优化和寿命预测提供了依据.     

基于仿真技术的有限寿命设计在履带车辆中的应用

基于多学科知识融合和仿真技术,提出了机械零件有限寿命设计的方法.对设计方法中的几个关键问题如可视化设计与动力学仿真模型的建立、动态载荷谱的获取及处理、关键件的结构几何模型设计和疲劳寿命的仿真预测等都做了详细的介绍.最后以某履带车辆的侧减速器中重要传动件太阳轮的设计为例,给出了该方法在设计中的具体应用.     

机械手减速器行星架组仿真与试验研究

针对机械手关节处精密行星减速器行星架组常出现的强度不足、疲劳损伤及其影响减速器寿命等问题。本研究以PM90系列精密行星减速器为例,首先考虑行星架与行星轮轴采用过盈连接,结合该减速器工作原理等建立三维模型并进行受力计算;其次应用ANSYS Workbench软件分析静态特性并确定应力、变形及固有频率的分布情况;再次根据分析结果,使用nCode/design life分析疲劳损伤并作寿命预测;最后对装配该行星架组的减速器进行疲劳寿命试验。结果表明,试验所得结果验证了仿真的正确性,提出的研究分析为行星架组的优化提供了科学的理论依据。     

基于行驶仿真试验的履带车辆传动箱疲劳寿命预测仿真研究

履带车辆传动箱在设计时采用静强度设计理论,由于无法准确反映其在不同任务工况下的各组成部件动态特性,同时由于传统测试手段及试验方法的局限性,使对随机载荷作用下的各组成部件的可靠性及寿命预测研究具有很大困难,导致实际寿命与设计寿命有很大差距,严重影响了履带车辆整车可靠性.通过建立基于MSC.ATV的行驶仿真试验平台,获得了...     

奔驰桥轮边减速器齿轮疲劳寿命预测

采用计算机辅助工程(CAE)技术来估计奔驰桥轮边减速器齿轮的疲劳寿命。首先运用UG对其行星轮、太阳轮、行星架进行建模并装配;其次在ADAMS中将Hertz接触理论嵌入仿真模型,在齿轮之间施加接触力,实现齿轮啮合的动态实时仿真,并得到其载荷谱;接着将实体简化模型导入MSC.Patran/nastran中进行有限元分析,获得模型的应力应变分布;最后,将载荷谱和应力应变分布导入MSC.Fatigue进行疲劳寿命计算。通过疲劳分析得到轮边减速器齿轮疲劳寿命的分布情况和最危险点的寿命值,该方法和结论对设计汽车的轮边减速器具有指导作用。     

基于载荷重构理论下采煤机截割部行星架疲劳寿命分析

为研究采煤机截割部行星架在实际工况下的疲劳寿命情况,通过截割实验得到单个截齿三向力载荷,构建截齿三向力载荷重构函数,采用SOR法对重构函数进行求解,依据滚筒结构参数推演出截割部行星架的负载扭矩。运用Ansys workbench瞬态动力学对采煤机行星架进行动力学分析,并将得到的负载扭矩以时间序列的形式施加在行星架上,并将结果文件导入ncode中进行截割部行星架寿命预测,仿真结果表明:输出轴与侧壁板连接处寿命较小,说明此处几何尺寸变化较大,且存在应力集中现象,应作适当的打磨处理。     

月球车用扭杆弹簧疲劳寿命功率谱预测法

研制的行星轮式月球车的安全行驶寿命主要取决于扭杆弹簧悬架中扭杆弹簧的扭转疲劳寿命。模拟月球表面的温度环境进行了扭杆弹簧的扭转疲劳试验，确定了扭杆弹簧的扭转疲劳次数。在此基础上，建立了扭杆弹簧悬架的动力学模型，通过此动力学模型及功率谱寿命预测法推导出了扭杆弹簧疲劳寿命与悬架参数之间的关系式，并估算了月球车的安全行驶里程。     

基于行驶仿真试验的行星减速机动力学仿真

行星减速机在设计阶段采用的静强度设计理论,由于无法反映其在工作过程中所承受的动载荷,导致实际使用中故障较多。要想从根本上解决造成这种现象的原因,必须确定在不同任务剖面下行星减速机所承受的动载荷。传统载荷确定方法存在很大的局限性,随着计算机仿真技术在各行各业中的广泛应用,本文对不同任务剖面下进行行驶仿真试验,并在此基础上对行星减速机进行动力学仿真,获得不同任务剖面下行星减速机各零部件所承受的动载荷,并从疲劳损伤累积理论入手分析了在承受交变载荷情况下的最大应力远远小于设计最大应力很多倍的情况下,仍然会发生疲劳破坏的原因。本文以行星架为例提供了在不同任务剖面下其所承受的动载荷,为进行疲劳强度计算和寿命预测提供了重要的载荷参考数据。     

角接触球轴承多体动力学分析

利用ADAMS软件建立了套圈、钢球和保持架的角接触球轴承多体接触动力学仿真模型,在不同转速、径向力和引导游隙下,运用ADAMS软件仿真分析了角接触球轴承的动力学性能、保持架的波动冲击和稳定性,讨论了角接触球轴承的接触力、保持架的角加速度及其质心运动轨迹等的仿真结果。研究结果表明,保持架的波动和稳定性与角接触球轴承的运动速度、引导间隙和载荷等因素相关。多体动力学模型和分析结果为不同工况下使用的角接触球轴承的动态设计和疲劳寿命提供了参考方法。     

基于接口的协同仿真技术在动态优化设计中的应用

机械系统进行结构动态优化设计的最终目标大多归结为对其进行几何形状的优化,在应用极小值原理对机械结构进行三维形状优化设计时,通常须要使用复杂数值方法才能求解,并且求解的过程相当困难。将先进的协同仿真技术作为一种有效求解工具应用到极小值原理的动态优化设计中,实现对不同设计变量的目标函数的求解。以行星框架为例,采用基于接口的协同仿真技术为求解工具,以行星轮数目为参变量,应用极小值原理对行星框架的几何形状进行动态优化设计,对行星框架的疲劳损伤寿命提供量化数据,为对其进行结构改进提供科学理论依据。     

实测载荷驱动下挖掘机动臂的疲劳寿命研究

针对挖掘机工作装置疲劳分析中由于复杂载荷难以模拟而导致结果误差大的问题,提出一种完全由真实载荷驱动的工作装置疲劳寿命研究方法,为工作装置结构设计提供了依据.以20t挖掘机为研究对象,采用D-H(Denavi-Hartenberg)法建立挖掘机工作装置动力学模型,并根据传感器记录的挖掘过程中各液压缸压力和位移的变化曲线结合力平衡方程得到动臂各铰点的真实工作载荷,再应用疲劳分析软件对动臂进行疲劳分析,获得寿命云图.研究结果为挖掘机工作装置的结构设计提供了参考依据.     

基于层级有限元法的大型航空行星机构可靠性优化设计

大型航空行星机构作为多种重型航空器传动系统的基础与核心,它的可靠性水平在很大程度上制约着航空器的经济可承受性与服役安全性。将某型号重型直升机行星机构作为研究对象,以保证和提高该系统的疲劳可靠性水平为目标,利用层级有限元法计算系统全局弹性行为耦合作用下的轮齿疲劳载荷历程,并基于齿轮低周疲劳试验与最小次序统计量转化方法拟合出轮齿概率疲劳强度,为系统可靠性预测模型提供经济有效的载荷与强度输入变量。据此,建立从大型航空行星机构关键结构要素到系统可靠性指标的映射路径,提出可靠性驱动的行星机构结构尺寸多目标优化设计新方法。最后,分析了内齿圈轮缘厚度与行星架基板厚度对行星轮系疲劳可靠性的影响规律,并得到了指定型号的大型航空行星机构的轮缘与基板尺寸最佳刚度匹配结果,最大限度地发挥了核心结构要素的刚度潜力,以此平衡大型航空行星装备在可靠性与轻量化要求之间的矛盾。     

航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学仿真

在轴承动力学分析基础上,考虑保持架的柔性特性,采用修正的Craig-Bampton子结构模态综合法建立了航空发动机主轴高速圆柱滚子轴承保持架柔体动力学方程,利用ADAMS系统开发了圆柱滚子轴承刚柔耦合动力学仿真软件,并对保持架动态性能进行仿真,着重对轴承工况和结构参数与保持架动态特性的关系进行了研究。仿真结果表明:振动应力引起的疲劳失效多发生在保持架梁处;高速轻载工况下保持架易产生较大的打滑;径向游隙适当增大有利于降低打滑率;兜孔间隙与引导间隙比值大于1后保持架运动平稳性明显变差。最后,试验验证表明,柔性保持架动力学模型所得结果比刚性模型所得结果更接近试验结果。     

基于虚拟样机技术的行星轮系的动力学仿真研究

将行星轮系扭转振动模型与虚拟样机技术结合在一起,建立力学分析模型对行星传动进行动力学仿真,考虑了行星轮系传动过程中的时变啮合刚度和齿侧间隙等因素,可较方便、准确地获得行星轮系在传动过程中的一些动态特性,为行星轮系的优化设计、寿命预测等提供了理论依据.     

Dynamic test and fatigue life evaluation of compressor blades

High-cycle fatigue (HCF) has been identified as one of the primary causes of gas turbine engine failure. To verify the reliability of the high cycle fatigue fracture of the 5 MW gas turbine engine blade being developed by Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd., dynamic tests were conducted using real size compressor rigs according to previous studies. The dynamic safety margin of the 5MW gas turbine engine blade was calculated on the basis of the ratio between the dynamic stress and endurance limit stress respectively determined through the compressor rig and fatigue tests. The HCF characteristics and the fatigue life stability of the DGT-5 compressor blades were verified through these processes. A fatigue life design procedure for the gas turbine compressor blade was established on the basis of the design, analysis, and test processes implemented in a previous study. In sum, the 5 MW class gas turbine compressor blades were found to be well designed in terms of resonance stability and fatigue life.     

随机振动环境下结构的疲劳失效分析

讨论了随机振动响应的统计特性分析、结构响应的动应力与常规疲劳载荷的关 系,如何将结构响应动应力等价为常规的静力疲劳载荷,利用Ｓ－Ｎ曲线和名义应 力法对结构寿命的估算方法等。完成了用功率谱密度表示的随机振动载荷作用下悬 臂板结构的响应分析以及疲劳寿命估计。