基于粒子群算法的高液静压无心磨床砂轮主轴静压轴承的优化

以单位承载力下总功率损失最小作为目标函数,采用粒子群优化算法对高液静压无心磨床砂轮主轴静压轴承进行优化,并用流固耦合的分析方法验证优化后轴承的性能和结构。结果表明:优化后单位承载力下轴承的总功耗降低了17.065%,轴承的最大应力减小,最大变形略有增大,但均满足磨床的精度要求;轴承宽径比减小,刚度提高,制造成本降低。通过该优化方法提高了无心磨床的磨削稳定性,明显改善了轴承的综合性能。     

超高速磨床主轴系统液体动静压轴承的优化设计

阐述了超高速磨床磨头中使用液体动静压轴承的优点，综合分析了液体动静压混合轴承在超高速磨头中的工况条件，基于具体实践和轴承性能数学模型，提出了一种崭新的实用化的高速液体动静压轴承的优化设计方法。     

液体动静压轴承结构多目标优化设计

动静压轴承广泛应用于超高速切削电主轴,其工作性能对电主轴的可靠性及加工精度具有直接影响。传统动静压轴承设计以满足设计要求为原则,无法确保轴承的最优使用性能。为此以深浅腔体液动静压轴承为对象,对轴承结构的多目标优化设计进行研究。以轴承温升最小、油膜刚度及承载能力最大为目标函数,以浅腔深度、初始油膜厚度、进油孔径为设计变量,将参数取值范围作为限制条件,依托遗传算法,对动静压轴承开展优化设计,探寻最优方案。在对优化前后进行比较分析后发现,与优化前相比,动静压轴承油液温升、油膜刚度及承载能力在优化后均得到了改善,说明本次优化设计具有可行性。     

磨床用液体静压轴承径向承载特性分析

以磨床用液体静压轴承为例,利用计算流体动力学软件CFX,对动静压轴承的油膜进行稳态分析,得到油膜上的压力场分布,通过流固耦合技术把油膜压力添加到磨床主轴,对静压轴承进行结构静力分析,得到了轴承的径向承载力随偏心距的分布,通过换算求导得到油膜的刚度随着偏心率的分布。研究结果为静压轴承及磨床的转子动力学及静压轴承的优化提供理论依据。     

油膜厚度对闭式液体静压导轨性能的影响

为了研究油膜厚度对静压支承的影响,以闭式液体静压导轨为研究对象,确定了导轨系统的初始参数;基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态性能、动态性能的数学模型;将总功率损失、承载能力和静刚度、固有频率、调整时间和动刚度等参数作为导轨的性能指标,利用MATLAB软件定量分析了油膜厚度对导轨性能的影响。研究结果表明：增大油膜厚度,则液体静压导轨的总功率损失增大,调整时间变长,承载能力不变,静刚度、固有频率及动刚度减小。因此,减小油膜厚度,可降低导轨总功率损失,提高静态性能和动态性能。研究结果为工程实际中闭式液体静压导轨静压油膜的设计提供了理论依据。     

楔腔液体动静压混合轴承

液体动静压轴承中用楔腔结构比阶梯腔优越。本文用有限差分法对二维雷诺方程求解,以数值积分求得楔腔轴承的动静压承载特性,并确定了轴承的优化设计参数。在理论分析和实验验证的基础上,已将该轴承成功地用于无心磨床。     

油膜厚度对闭式液体静压导轨性能的影响

为了研究油膜厚度对静压支承的影响,以闭式液体静压导轨为研究对象,确定了导轨系统的初始参数;基于力平衡方程及流量方程,建立了功率损失、静态性能、动态性能的数学模型;将总功率损失、承载能力和静刚度、固有频率、调整时间和动刚度等参数作为导轨的性能指标,利用MATLAB软件定量分析了油膜厚度对导轨性能的影响。研究结果表明:增大油膜厚度,则液体静压导轨的总功率损失增大,调整时间变长,承载能力不变,静刚度、固有频率及动刚度减小。因此,减小油膜厚度,可降低导轨总功率损失,提高静态性能和动态性能。研究结果为工程实际中闭式液体静压导轨静压油膜的设计提供了理论依据。     

球磨机静压轴承轴瓦结构优化设计

基于ANSYS有限元软件对轴瓦结构进行了优化设计.在给定条件下,以油泵的功率消耗最小为目标函数,对油腔的结构参数进行优化.结果表明,采用优化后的油腔结构参数,油泵的功率消耗可以减少6.23%.在静压轴承设计中,采用ANSYS进行优化设计,可以实现柔性设计.     

基于ANSYS的液体静压轴承流固耦合分析

以实验室研制的高效磨床用液体静压轴承为例,利用流体动力学软件CFX对静压轴承的油膜进行稳态分析,得到油膜上的压力场;通过Workbench流固耦合分析模块对受油膜压力作用的静压轴承进行结构静力学分析,得到轴承的径向承载力和径向动态特性。研究结果可对静压轴承和磨床的转子动力学分析以及轴承的进一步设计与优化提供理论依据。     

一种磨床工件轴的结构设计及有限元分析

对磨床3Mk205工件轴结构及主轴功能参数做了简要介绍,通过对液体动静压轴承结构的研究分析,在以往磨床工件轴的结构基础上,设计了一种新型的磨床动静压工件轴,采用液体动静压轴承取代普通滚动轴承,提高了工件轴的承载力和刚性,保证长时间工作状况下,主轴回转精度基本不变,延长工件轴的使用寿命,提高主轴的可靠性。结合磨床工件轴的参数确定,并利用Solidworks Simulation软件通过计算机对磨床工件主轴在静态受力下进行了建模及模态分析,通过数据分析及初步试验,验证磨床工件轴结构创新设计的合理性。     

基于湿法粉碎的研磨介质运动仿真系统的研究及应用

搅拌磨机的粉碎效果与磨机的结构尺寸、磨机的工况有直接关系。基于湿法粉碎原理，对一种新型鼠笼式搅拌磨机磨腔内流体场进行分析，建立磨介运动数学模型，找出磨介在流体场中运动规律，采用面向对象模块化设计方法，开发了鼠笼式搅拌磨机研磨介质运动仿真系统。该系统可实现鼠笼式磨机结构分析、不同工况下磨介运动的分析，优化得到最佳的研磨条件，为磨机设计和粉碎效果分析提供有价值的参考数据。     

超高速磨削机床主轴系统模态分析

针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化.为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚 度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率和振型.通过设置不同转速下轴承的支撑刚度,获得主轴系统模态分析结果,并利用图解法求解出主轴系统的临界转速.分析结果表明主轴系统在高速旋转状态下,系统的结构刚度会发生变化,使主轴系统的固有频率改变,并且随着转速提高差异越显著.通过振动试验测试验证仿真分析的可靠性,经分析可知,试验与仿真的误差主要来源于支撑模型的简化.     

分散剂在TC4上进行电火花小孔加工的性能

针对在TC4上进行电火花小孔加工时工件材料去除速度低、相对电极损耗大的问题,为使加工高效低耗,尝试将一定浓度的分散剂聚丙烯酸钠（PAAS）作为电火花小孔工作液,从加工碎屑状态、工作液表面张力等方面进行研究,并应用FLUENT软件对间隙工作液流速进行模拟,分析流场对碎屑的影响。在此基础上进行加工和稳定性实验,得到在TC4上进行电火花小孔加工的最佳工作液配比,改进后材料去除速度最大提高97.56%,加工深径比最大提高了56.94%,研究结果为电火花加工配制合适的工作液提供了参考。     

热流固耦合下增压器涡壳多目标优化

以某型增压器涡壳为研究对象,采用热流固耦合分析方法,建立涡壳热流固耦合的有限元模型,对增压器涡壳热结构进行分析,获得涡壳的热塑性应变分布,确定涡壳产生热结构破坏的部位,并与涡壳热循环试验结果相比较,验证了涡壳热流固耦合分析模型的正确性。选取涡壳三个危险部位的热塑性应变为优化目标,采用响应面方法,构建了以涡壳危险部位结构尺寸参数为设计变量,以增压器涡壳的热塑性应变为优化目标的结构优化近似模型,采用基于响应面方法和遗传算法的多目标优化方法获得涡壳最优结构参数组合,并通过了热流固耦合仿真的验证。涡壳三个危险部位的热塑性应变分别从原来的3.3%、3.2%、2.6%降为0.66%、0.8%、1.03%,表明该优化方法改善了涡壳的热结构强度,降低了涡壳产生热裂纹的风险,提高了涡壳的热结构稳定性与可靠性。     

基于敏感参数分析的变矩器叶片参数研究

运用试验设计技术,研究了叶片进出口角、液流偏离角和损失系数等液力变矩器敏感参数,综合考虑这些敏感参数对最高效率、启动变矩比系数和力矩系数的影响,得到了它们之间的影响趋势,确定了影响因素的特定范围。改变泵轮的入口角度后,通过相关试验验证了效率变化的趋势。     

润滑油黏度对液体静压导轨性能的影响

为了提高液体静压导轨的性能,采用5种牌号润滑油,定量分析了润滑油黏度对导轨性能的影响。首先,根据现场工况确定了导轨系统的初始设计参数,计算了不同温度、不同牌号润滑油的动力黏度;接着,基于导轨的力平衡方程及流量方程,建立了导轨系统总功率损失、静态性能、动态性能的线性化数学模型,以总功率损失、承载能力、静刚度、固有频率、调整时间和动刚度作为导轨系统的性能指标;最后,利用MATLAB软件分析了润滑油黏度对导轨性能的影响。研究表明：增大润滑油牌号(VG22→VG100),降低工作温度(60℃→10℃),润滑油黏度增大,导轨系统总功率损失由507.58W (VG22,60℃)降低至33.93W (VG100,10℃),承载能力、静刚度、固有频率恒定不变,调整时间由29.84μs (VG22,60℃)缩短至0.46 μs (VG100,10℃),动刚度由173kN/μm (VG22,60℃)增大至10 369kN/μm (VG100,10℃)。因此,增大润滑油的动力黏度,能降低导轨系统的功率损失,静态性能不受其影响,动态性能大大提高。     

无心磨床常用主轴轴承分析

对无心磨床的两种砂轮主轴轴承——动压滑动轴承和精密双列短圆柱滚子轴承的性能进行了分析，通过对砂轮主轴的回转精度、轴承刚度、热温升和热平衡时间的对比，得出了滚动轴承宜作为无心磨床的砂轮主轴轴承的结论。     

超硬复合材料研磨设备改造及研磨工艺参数分析

通过对YJ2M9B研磨机进行改造,实现了单面、双面研磨的自由切换,并成功用于双面异质且可加工性差别大的超硬复合材料的研磨加工,可显著提高超硬复合材料研磨加工效率和质量。分析了研磨剂、研磨压力、研磨速度、研磨轨迹等工艺参数对研磨效率和质量的影响;采用正交试验确定了最佳研磨参数。     

基于OE-CM算法的机床主轴热误差建模与补偿分析

针对机床热误差建模过程中,误差信息不透明、数据特性不全面等不利因素,根据机床主轴热误差实验数据,分别采用GM(1,n) 模型和最小二乘支持向量机(LS-SVM)模型建立主轴热误差预测模型并进行线性叠加,然后采用预测有效度算法调整模型加权系数,建立了最优有效度复合预测模型（OE-CM）以获取最佳预测效果。在VXC-560型三轴数控机床上进行在线实验建模,实验结果表明：OE-CM具有预测精度高、鲁棒性好等特点,整体预测效果优于灰色GM(1,n)模型和LS-SVM模型,适合在复杂工况条件下对机床主轴热误差进行预测和补偿,为提高机床热误差补偿精度建立了理论模型。为了验证该预测模型的有效性,对所研究的机床主轴进行热误差在线补偿,机床主轴Z向最大误差从23.8μm减小到8μm,减幅达到66.4%,较好地提高了机床精度,具有一定的工程化推广前景。