一种螺栓结合部刚度四点等效方法

螺栓结合部是机床结构中应用最普遍的固定结合部之一,直接影响着机床整机性能。应用有限元软件分析机床整机结构性能时,为了保证计算精度,需要精细划分螺栓结合部网格,导致计算规模大、耗时,因此探索简单有效的机床螺栓结合部有限元模型的处理方法具有重要意义。基于实验获取结合面基础特性参数,通过解析方法得到螺栓结合部中每个单元螺栓结合部的六项刚度,然后基于刚度等效原则将每个单元螺栓结合部等效成对称分布的四个弹簧单元,给出了等效弹簧刚度及位置的计算方法,在机床整机结构有限元分析时,以等效弹簧单元代替单元螺栓结合部,直接将其等效刚度代入有限元模型求解,可大大简化有限元计算模型。实验验证该等效方法是可行的。     

三维真实粗糙结合面法向接触刚度研究

针对目前建立结合面粗糙表面模型主要以统计数方法和分形方法居多的情况,利用LEXT OLS4000测量仪测量得到真实表面形貌数据,基于小波理论对数据进行了降噪、分解和重构等顸处理,将数据导入到Pro/E中建立真实表面模型,运用ANSYS对结合面进行接触分析.带粗糙面的微元体被等效为无厚度界面和相同大小的光滑微元体串联,得出无厚度界面法向接触刚度.研究表明:表面形貌造成的接触应力分布不均匀和局部塑性变形导致结合面法向接触刚度随着压力的增加先增大后减小,并随着表面粗糙度参数值的增加而降低;不同的加工方式也影响着结合面的法向接触刚度.     

超声波测量接触刚度的研究进展

介绍了超声波测量接触刚度的基本理论、实验方法和影响因素,对超声波测量接触刚度的研究历史和现状进行了分析和总结。超声波的波长远大于微凸体接触尺寸,接触表面的反射系数和入射系数是接触刚度的函数,根据实验获得的入射系数或者反射系数可以计算出接触刚度。超声波的频率、接触压力和材料的物理性质对接触刚度的测量有一定影响,接触压力较大时,纵波的反射系数和透射系数对载荷的变化不敏感,在这种情况下用横波检测比较好。利用超声波测量的接触刚度与理论计算出的刚度具有较好的一致性,表明超声波方法可以用于测量接触刚度并且具有一定可靠性。指出了超声波测量接触刚度研究中存在的问题和困难,展望了该技术在机械接触刚度测量方面的发展趋势。     

弹性状态下粗糙表面的法向接触刚度

粗糙表面接触问题是一类重要和具有实用价值的实际工程问题。采用Hertz理论和粗糙表面随机接触模型,研究弹性状态下粗糙表面法向接触刚度,推导出在不同接触体的法向接触刚度公式。由推导的理论公式可知,粗糙表面在随机接触模型中接触刚度跟载荷成正比,与表面粗糙度均方值成反比。     

弹性状态下粗糙表面法向接触刚度的研究

粗糙表面接触问题是一类重要和具有实用价值的实际工程问题。采用Ｈｅｒｔｚ理论和粗糙表面随机接触模型, 研究弹性状态下粗糙表面法向接触刚度,推导出在不同接触体的法向接触刚度公式。由推导的理论公式可知,粗糙表面 在随机接触模型中接触刚度跟载荷成正比,与表面粗糙度均方值成反比     

高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度研究

为准确计算高速轮轨粗糙表面法向和切向接触刚度,基于W-M函数分形理论建立高速轮轨表面粗糙度三维数值模型;分析轮轨法向和切向接触刚度理论,运用有限元法离散轮轨接触面建立轮轨粗糙表面接触有限元简化模型;基于罚函数的面-面接触算法定义轮轨接触,加载位移载荷计算轮轨法向和切向接触刚度。计算结果表明:接触载荷作用下考虑轮轨表面粗糙度可更为准确地计算法向和切向接触刚度;轮轨法向接触刚度受法向载荷影响较大,且随着法向载荷的增加而增加,而摩擦因数对法向接触刚度的影响甚微;轮轨切向接触刚度随着法向载荷和摩擦因数的增加而增加,随着切向载荷的增加而减小。     

实际结合面的法向接触刚度多尺度计算方法

针对结合面接触刚度解析计算与实际接触状态差异较大,基于有限元的大平面接触刚度计算由于计算量大难以实现的问题,提出一种结合面法向接触刚度多尺度计算方法。该方法在应用测量仪器获取结合面平面度、波纹度及粗糙度形貌特征的基础上,应用小波分解技术获取真实形貌特征,并基于有限元微观接触分析建立局部接触刚度与压强之间的关系,基于有限元宏观接触分析获取结合面压强分布,宏-微观结合计算获得结合面法向接触刚度。该方法具有能够真实反映结合面接触状态、计算效率高等特点,法向接触刚度试验结果表明,该方法是一种计算结合面法向接触刚度的有效方法。     

微点蚀齿轮法向接触刚度分形预估模型

微点蚀作为齿面疲劳点蚀失效作用的初期特征,准确地预估其法向接触刚度是研究齿轮系统动力学故障特性重要课题之一.结合微观尺度下表面形貌分形参数和接触点面积分布作用,通过单微凸体弹-塑性接触力学性能研究引申建立结合面法向接触刚度分形模型,定性地分析微观元素对法向载荷和法向接触刚度的影响.根据渐开线齿轮宏观几何尺寸和微观微点蚀...     

机械结合部刚度的罚函数表示方法

提出了一种在有限元分析中用罚函数法分析结合部非线性接触刚度的方法。结合部的非线性接触刚度由试验获得,在接触问题的有限元计算中,将结合部的非线性接触刚度作为罚函数法的罚因子引入计算过程中,从而赋予罚因子以明确的物理意义。首先给出了通过罚函数法进行结合部分析的过程,然后通过一个算例,说明了方法的有效性。     

螺栓结合部切向刚度计算模型建立及分析

对于栓接结合部来说,当前的研究主要集中在栓接结合部整体法向刚度的研究。由于栓接结合部的切向刚度对整机静态特性也起着至关重要的作用,因此,要实现对栓接结合部静态特性的全面解析,还需提出一种计算栓接结合部切向刚度的方法。以栓接结合部法向刚度求解模型为基础,提出一种计算栓接结合部切向刚度的解析模型。最后分别通过解析计算及有限单元法对具体实例进行计算,结果表明:计算模型获得的栓接结合部的整体位移值等于8.3917e-4m,而有限元计算的结果为3.19e-4m,两者存在一定的偏差,主要原因在于有限元分析中考虑了摩擦力的影响。而在考虑摩擦力影响的情况下,数学模型计算出的总位移数值为3.104e-4m,与有限元的计算结果误差较小,故可证明所提数学模型的可行性。内容为机械系统中螺栓结合部综合刚度的求解奠定了一定的理论基础。     

拉杆转子轮盘结合面切向接触刚度试验研究

运用分形接触理论,分析得到了轮盘结合面切向刚度模型,通过轮盘表面材料性能参数、拉杆转子法向载荷、切向载荷及轮盘表面的分形参数来得到轮盘结合面的切向接触刚度,对其变化规律进行数值仿真,并通过试验进行验证.研究结果表明:在定性理论模型上,分形接触理论是正确的,但分形理论有其适用范围,适用于粗糙度较小、拉杆转子法向载荷较大的...     

串联型制孔机器人的关节刚度识别

由于串联型制孔机器人的弱刚性,机器人在制孔力的作用下会产生一定的位移,制孔机器人的刚度对孔的加工质量有很大影响。对一种识别具有六个旋转自由度的机器人关节刚度的方法进行研究。假设机器人连杆为刚体,用Denavit-Hartenberg-modified(D-H-m)方法建立驱动轴坐标系。采用微分变换法求出了具有六个旋转自由度的机器人的雅克比矩阵。在制孔机器人的末端执行器上面施加载荷,在测得末端执行器的变形的前提下,可以识别出机器人各个关节的刚度值,并且能够得到机器人的刚度矩阵。最后建立机器人的三维模型,采用有限元方法对文中的假设进行了验证。     

基于ANSYS的闩体刚强度有限元分析

闩体的刚度和强度必须满足设计要求。用有限元法对复杂结构件进行力学性能分析是非常有效的方法。采用ANSYS软件对闩体进行了刚度和强度分析,得出了有用的结论,可供相关设计借鉴。     

接触界面法向刚度等效的新方法

采用典型的粗糙体——刚性面接触模型,针对弹性和弹塑性两种材料,对比分析目前常用的一般接触界面法向刚度等效方法的准确性,说明其在处理弹塑性材料时存在较大误差,而不能完全计入塑性影响是造成此问题的本质原因。通过将整个弹塑性接触系统等效成一个包含全部塑性区域的界面接触层和一个无界面块体,虽然可以计入此种影响,实现和原系统的准确动力等效,但有厚度接触层的引入也将同时带来了单元划分过多、工程实用不便的问题。为此将接触层刚度进一步分离,最终给出一种法向接触刚度等效的新方法。该方法将接触系统等效为无厚度均质弹簧和一个原系统等大小的无界面弹塑性块体,这样不仅能够实现系统动力行为的完全等效,而且可完全计入接触体塑性区域的影响。同时新的等效方法和塑性区域厚度无关,从而避免对原系统网格划分的不便,典型算例的结果说明了新方法的准确性和有效性。     

利用滑轮组的关节刚度工况快换测试设备研制

空间大型机械臂的关节刚度是关节测试的重要指标,直接影响机械臂的使用性能.对于体积、重量大的关节,希望在不同测试工况中减少关节的拆卸和搬运.研制了 一套可以快速切换测试工况的关节刚度测试设备,用于测定机械臂关节的弯曲刚度.通过滑轮组的设计,可以把不同测试工况下的加载力固定在一个位置,仅需改变钢丝绳路径即可更换测试方向.设...     

含有结合面问题的温度场计算

从温度场计算和结合面导热理论入手,提出了结合面在温度场计算中的处理手法,编制了相应的有限元计算程序,并进行了有关计算。对用有限元法较精确地计算含有结合面的温度场问题具有较好的参考作用     

UWQ40型板式楔横轧机模板刚度的三维有限元分析

板式楔横轧机可以辊轧精度高、稳定性好的轴类零件 ,但刚度较差且主要由模板变形引起 ,模板的刚度性能在很大程度上影响着产品质量。本文采用弹性有限元法 ,以立式UWQ4 0型板式楔横轧机模板为研究对象 ,对其进行了刚度计算和分析 ,提出了改进方法 ,得到了模板的最大变形量及等效应力分布等信息 ,同时对模板刚度和变形进行了改进前、后的对比分析。结果显示 :板式楔横轧机结构改进后 ,在最大轧制力作用下模板的最大变形量从改进前的 3.7× 10 -2 mm降低到 2 .89× 10 -2 mm ;改进后模板装置的材料节约了近 17.1%。最后 ,为进一步提高板式楔横轧机的模板刚度提出了一些建议。     

On the Dynamics of Lubricated Cylindrical Roller Bearings,Part I: Evaluation of Stiffness and Damping Characteristics

The stiffness and damping coefficients of a single roller-to-race contact of lubricated cylindrical roller bearings are numerically evaluated using a linearized perturbation method for both elastohydrodynamic lubrication (EHL) finite and infinite contact theories. A steady-state pressure equation is solved by a multilevel method and the elastic deformation is evaluated with the multilevel multi-integration method. Dynamic pressures are obtained by solving a set of perturbed pressure equations and are used to calculate the stiffness and damping coefficients. The influence of various nondimensional parameters (load parameter, speed parameter, material parameter, edge radius, and geometrical parameter) on the stiffness and damping are studied. The results show that a finite line contact gives higher values of stiffness and damping coefficients compared to an infinite contact, particularly at higher load and lower speed values. Based on the numerically evaluated data, curve-fitted relations for the stiffness and damping coefficients of a single roller-to-race contact are developed that can be used in the dynamic analysis of rotor–bearing systems.     

基于接触摩擦的渐变刚度钢板弹簧刚度的计算

应用基于接触摩擦的有限元方法,在Ansys中使用面一面接触单元建立钢板弹簧有限元模型。对三段式渐变刚度钢板弹簧悬架进行刚度特性计算,并与由台架试验得出实际的刚度曲线进行比较,证明模型的准确性。为加快产品的开发与变更提供有效的方法。     

具有微织构形貌的结合面法向接触刚度分形模型的研究

研究微织构结合面上的表面形貌参数对结合面法向接触刚度的影响.根据微织构表面的形貌特征,将微织构表面分为织构前表面和织构区域两部分,由分形接触理论计算出织构前表面上微凸体的基本参数,忽略织构区域底部未接触部分,将微凸体在接触载荷作用下的变形分为三个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段.由接触力学理论,首先建立织构前表面上...