基于温度场的螺旋锥齿轮啮合热特性分析

根据螺旋锥齿轮啮合方程,采用“自底向上”的实体建模方法和八节点六面体等参元,建立其三齿的有限元分析3D模型;采用热传导理论,求解了螺旋锥齿轮本体稳态温度场。由此,对热和结构两个物理场进行耦合,仿真分析了啮合过程热应力和热变形。实例分析结果表明,螺旋锥齿轮副多齿啮合时其中一个齿的啮合中心稳态温度较高,热应力最大处在齿根部位,靠近啮合中心的齿顶部位的热变形最大;由于结构、材料特性等多因素影响,最大热应力和热变形部位不与最高温度点重合。这些为螺旋锥齿轮的设计制造和使用提供了一定依据。     

指数型变幅杆螺旋驱动直线压电作动器

为实现微小型机电系统中驱动单元的小型化,设计了一种采用指数型变幅杆放大定子振幅的螺杆式直线压电作动器。分析了作动器运行机理,设计了作动器定子基体内螺纹副和变幅杆。然后,利用有限元软件仿真分析了定子基体的振动模态。最后,确定了作动器尺寸并加工出样机;搭建实验平台,对作动器样机的机械性能进行了测试。测试结果显示,在电压有效值为300V,激励频率为15.6kHz,两相激励电压之间的相位差为π/2时,作动器输出直线速度最大值达到3.392mm/s,最大输出力达到15.02N。得到的结果表明:作动器具有良好的输出性能,具备了作为微小型机电系统直接驱动单元的能力,可满足微小型设备微量进给的要求。     

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Icepak的风门作动器PCB板热分析及优化

针对飞机辅助动力装置(APU)风门作动器工作环境温度高、器件功率密度大、容易高温失效的实际问题,研究了其电机驱动PCB板的热分析及优化设计问题。首先基于各器件功率、工作环境、产品热设计等技术要求和风门作动器原理,建立了其PCB板的SolidWorks模型;其次基于ANSYS Icepak软件对PCB板进行散热有限元仿真分析,并根据结果确定通过散热器强化散热措施;最后优化设计了散热器基底与肋片,并比较了优化前后的散热效果。结果表明:在高温密闭环境下,PCB板的热设计与散热优化措施有效,提高了风门作动器可靠性。     

一种星敏感器系统热设计方法及试验验证

目前,国内机构针对星敏感器的温控研究与设计较少,多集中于星图的图像处理和图像算法的优化。着重以星图中目标能量变化、信噪比、质心定位误差等参数为指标,分析温度对该星敏感器的热影响,从而实现高精度星敏感器在空间复杂热环境下的可靠应用。进一步基于星敏感器的结构及热分布,对星敏感器进行热设计及散热路径优化,提出星敏感器热电制冷器（Thermo electric cooler,TEC）的热控措施。以典型在轨高温工况与低温工况为例,利用有限元仿真软件进行该热设计的有效性与合理性仿真分析。在以上的设计与分析基础上,完成一套温度控制系统,通过模拟星敏感器在高温工况下的环境条件,使用热电制冷方式对星敏感器采取制冷措施,使星敏感器探测器温度维持在20℃±3℃,达到温控指标,保证星敏感器能够在恶劣温度环境下持续提供高精度姿态信息。重点阐明热环境因素与成像质量之间的关系,完成温度与星点识别精度的关联性分析,为后续星敏感器热控设计及定姿精度提升提供参考。     

功率型LED车灯散热装置建模设计及热耦合分析

设计了LED车灯的散热装置三维模型,并以此模型用ANSYS软件进行了LED车灯在无任何散热装置、风扇散热、翅片散热器和翅片散热器加风扇4种情况下的热耦合分析,结果表明,功率型LED车灯在翅片散热器加风扇的方式下,LED车灯的热耦合满足使用要求.由此可以有效进行功率型LED车灯的散热装置设计并做LED车灯热耦合分析,为低成本高质量设计和制造LED车灯提供一种思路.     

通用涡旋型线参数变换特性及形状优化研究

针对通用涡旋型线设计及其形状优化,研究了基于切向角参数固有方程的弧函数通用泛函涡旋型线的系数参数变换特性,通过对各系数参数的单独特性分析,掌握了泛函弧函数涡旋型线在各个阶段的特性及其在整个阶段的共性。通过形状优化后的涡旋型线,在保证根部强度的同时,能使压缩比达到最大,兼顾了高强度和高压缩比的优点,使压缩效能达到最优。     

直线轴热定位误差解耦与分步建模研究

针对直线轴热定位误差同时与位置、温度相关,传统建模方法工作量大、效率低且变工况下预测精度较差等问题,本文提出一种直线轴热定位误差解耦与分步建模方法。首先,基于最小二乘线性拟合对多工况下测量的热定位误差解耦,获得仅与温度相关的斜率参数与截距参数;其次,分别使用绝对温度和相对温度作为输入变量对斜率参数和截距参数回归建模,得到二者与温度的映射关系,结合斜率与截距,建立热定位误差模型;最后,基于建立的模型对全新工况下的热定位误差进行了预测,可实现最大残差1.6μm,相比直接建模方法预测精度显著提升,表明了模型的有效性。     

基于CFD数值计算的电子设备热设计分析

以高功率密度的有源滤波器产品热设计为例,快速建立数字化样机模型,运用CFD（Computational Fluid Dynamics）数值仿真手段,分析不同布局下温度场、速度场各自利弊,通过对比电感横向和纵向布局,抽风或鼓风散热方式差异,定量分析IGBT模块的均温度,计算电感所在区域的速度场分布。在保证系统风阻符合风扇工作点稳定可靠的前提下,再对散热截面尺寸进行优化,解决IGBT模块局部过热的潜在风险。其次,将物理样机的热测试与热仿真数据进行对比,半导体器件壳温相对误差小于7%,绝对误差小于4.7 ℃,已满足工程应用要求。文章从产品热设计角度出发,运用数值建模及仿真可以快速甄别系统中过热风险点、风机工作点匹配合理,从而针对问题本身进行优化分析,提出切实可行的解决方案。     

考虑齿轮装置热系统的斜齿轮轮齿热态有限元分析

本文以汽车变速箱为研究对象 ,提出了考虑齿轮装置热系统的全工况下斜齿轮轮齿热态特性的计算分析方法。将齿轮装置热网络分析结果作为斜齿轮轮齿传热有限元模型的边界条件 ,运用三维有限元法计算方法 ,分析了斜齿的本体温度场、热应力、热变形 ,得出了有实际意义的结论。     

车载相控阵雷达电源结构设计及仿真研究

某车载相控阵雷达电源功率密度大,发热较大,雷达对电源的体积和重量有严格要求,加之工作环境苛刻,在较小空间内研制重量轻、可靠性高的电源难度较大.文中针对上述环境特点和边界条件,提出了电源整体结构设计思路,并着重讨论了力学设计、热设计和环境适应性设计中的关键问题.设计结果和最终试验证明,该电源具有良好的工作稳定性和可靠性.文中的研究结果对车载雷达电源的结构设计具有参考意义.     

相控阵雷达用阵面电源的结构设计

针对某相控阵雷达用阵面电源,提出了全新设计思路,先进行概念设计,再利用ANSYS、FloEFD有限元分析软件进行力学和热仿真验证,在此基础上对阵面电源进行优化设计。结果表明,阵面电源结构减重28%,结构设计和热设计满足要求。采用此方法可有效降低设计时间及差错,实现电源的快速化、轻量化设计。     

某车载相控阵雷达小型化阵面电源的结构与热设计

随着雷达向着小型化方向的发展,如何在苛刻环境下实现阵面电源的轻量化、小型化和高稳定性设计面临巨大挑战.文中针对某车载相控阵雷达用阵面电源,提出了全新的设计思路来实现阵面电源的小型化设计.首先进行详细的结构和热设计,利用模块化设计和三维布局设计实现尺寸和重量要求;在此基础上利用有限元分析软件进行仿真分析以验证设计的合理性;最后进行设计改进来优化电源性能.结果表明,在实现电源尺寸缩小50％,重量减少30％而功率密度增大近1倍的情况下,热设计和结构设计满足使用要求.采用此设计理念可有效降低设计差错,缩短研发时间.     

适用于幂律流体螺旋密封封液能力近似解析分析

为研究密封介质为非牛顿流体的螺旋密封封液性能,以幂律流体为研究对象,基于CREASE推导的密封介质为牛顿液体时螺旋密封封液能力计算方法,将幂律流体二维定常流动速度分布方程替代牛顿流体二维定常流动速度分布方程,近似解析得到密封介质为幂律流体的螺旋密封封液能力表达式。将近似解析计算结果与利用Fluent软件模拟的结果进行对比,两者数据较为吻合。利用提出的近似解析法,分别分析操作参数和几何结构参数对封液能力的影响。结果表明,当螺旋密封用于密封幂律流体时,封液能力随稠度系数、流性指数、转速的增加而增大;随螺旋角、相对槽宽、相对槽深的增加先增大再减小。     

Temperature variable optimization for precision machine tool thermal error compensation on optimal threshold

Machine tool thermal error is an important reason for poor machining accuracy.Thermal error compensation is a primary technology in accuracy control.To build thermal error model,temperature variables are needed to be divided into several groups on an appropriate threshold.Currently,group threshold value is mainly determined by researchers experience.Few studies focus on group threshold in temperature variable grouping.Since the threshold is important in error compensation,this paper arms to find out an optimal threshold to realize temperature variable optimization in thermal error modeling.Firstly,correlation coefficient is used to express membership grade of temperature variables,and the theory of fuzzy transitive closure is applied to obtain relational matrix of temperature variables.Concepts as compact degree and separable degree are introduced.Then evaluation model of temperature variable clustering is built.The optimal threshold and the best temperature variable clustering can be obtained by setting the maximum value of evaluation model as the objective.Finally,correlation coefficients between temperature variables and thermal error are calculated in order to find out optimum temperature variables for thermal error modeling.An experiment is conducted on a precise horizontal machining center.In experiment,three displacement sensors are used to measure spindle thermal error and twenty-nine temperature sensors are utilized to detect the machining center temperature.Experimental result shows that the new method of temperature variable optimization on optimal threshold successfully worked out a best threshold value interval and chose seven temperature variables from twenty-nine temperature measuring points.The model residual of z direction is within 3 m.Obviously,the proposed new variable optimization method has simple computing process and good modeling accuracy,which is quite fit for thermal error compensation.     

新型建筑墙体传热系数测试系统的建立与试验

本文主要介绍了新型建筑墙体传热系数测试的方法,采用热流计法-热箱法测试墙体导热系数。试验操作采用CRY-II型建筑墙体传热系数现场测试仪,建立建筑墙体传热系数测试系统,验证这种新型墙体导热系数测定的合理性和实用性。     

湿式离合器热固耦合仿真分析与试验研究

基于混合动力变速箱湿式离合器的换挡滑摩过程,考虑油液强制冷却的热对流传热,建立摩擦副热仿真模型,采用热固耦合仿真分析方法,应用Abaqus有限元软件,得到滑摩工况下摩擦副应力与温度分布。通过离合器台架温升试验验证,对比仿真与试验数据之间的误差值,验证了仿真模型的准确性。