中心传动齿轮箱体有限元分析及结构优化设计

齿轮箱的静动态特性直接影响其结构强度及传动性能。采用有限元法建立了中心传动齿轮箱有限元静动力学模型,用I-DEAS软件对箱体结构进行分析,对箱体壁厚进行优化设计,使齿轮箱的结构更为合理。     

基于有限元模态及ODS方法的棒材轧机主齿轮箱剧烈振动分析

国内某钢厂棒材生产线在生产12 mm规格棒材时,发现其棒材轧机精轧机组主齿轮箱振动异常,齿轮箱输入轴端的轴向振动幅值较大,频率为32.512 Hz;本文首先通过对棒材轧机齿轮箱整体模型进行模态分析,预估齿轮箱的动态特性,再建立试验测试模型并施加约束,进行ODS分析,得到齿轮箱在工作过程中真实的变形情况,最后结合有限元模态分析结果与ODS试验结果,确定轧机齿轮箱异常振动原因,并应用相关信号测试技术对结果进行了验证。     

复合加工机床立柱动态特性分析及优化

在采用UG对机床立柱进行参数化建模的基础上,使用ANSYS的Workbench模块对立柱进行模态分析,发现立柱一阶模态频率较低。然后通过对立柱尺寸参数进行灵敏度分析,得到对立柱一阶模态频率和质量影响较大的尺寸参数,并通过改变这些参数获得不同尺寸下立柱的特性。以此建立神经网络模型,得到立柱尺寸与其一阶模态频率和质量的对应关系。再使用遗传算法以不同的优化目标进行优化,并比较结果。最后得到合适的优化方案。     

基于多传感信号的齿轮箱振动特性分析

为解决单一传感信号带来的不稳定问题,以多传感振动信号为研究对象,通过小波包分解和快速傅立叶变换获得各个频段的能量比系数。在此基础上,重点分析了不同载荷、输入轴转速和齿轮裂纹长度工况下各个频段的能量比系数的变化趋势。研究结果可以为齿轮箱的动力学分析和优化设计提供必要的理论依据和科学指导。     

轴向柱塞泵的振动噪声测试分析及基于壳体的结构优化

首先对柱塞泵内部的激振源和振动传递路径进行分析,并提出壳体是柱塞泵减振降噪研究的主要对象.然后在ANSYS中建立起柱塞泵壳体的有限元模型,并对其进行模态分析;根据模态分析结果,对壳体结构进行优化.优化后的壳体结构的固有频率有一定的提高,这说明柱塞泵壳体的结构刚度得到加强,有利于柱塞泵的减振降噪.最后测量不同工况下的柱塞泵的噪声辐射和振动情况,并从系统压力和转速两个方面对实验结果进行分析与对比.     

汽车油冷管振动特性及结构优化

汽车管路的振动是由车身的振动环境所引起的,持续的动态载荷会导致管路系统局部振动失效。要确保汽车安全行驶,控制管路系统的振动至关重要。为解决某汽车油冷管在运行中发生的泄漏失效问题,基于管路系统建立三维模型,通过ANSYS有限元软件对管路系统进行频率响应分析和疲劳分析,计算出它的固有频率和累计损伤。结果表明：管路的疲劳寿命与设计寿命要求不符,模拟显示的危险薄弱点与实际开裂泄漏失效位置相近。通过调节管路壁厚、增加固定支撑点、改变管路走向等方式对管路系统进行结构优化,优化后的管路持续振动68 h未发生泄漏故障。     

线切割机床电极丝振动及其有限元分析

为了提高往复走丝线切割机床的加工精度,减小线切割机床电极丝的振动,建立电极丝的受激振动模型,分析电极丝的振动型态和振动原因,结果表明电极丝的受激位置对电极丝振动产生影响.通过对有无工件作用时电极丝模态振型的对比,得出电极丝的跨度和张力的改变可改变电极丝原有的模态振型的结论.由于强烈的共振会严重影响电极丝使用寿命,所以需要增大张力、减小导轮跨距以避开导轮、丝筒、丝架及电动机的频率以防止出现共振.     

5MW风电增速齿轮箱的设计与动力学分析北大核心

针对大功率风电增速齿轮箱设计与研究不足的问题,提出5 MW级设计方案,并进行动力学分析。采用三级传动类型,前两级为2K-H型行星轮系,三级为定轴轮系。通过输入风电载荷谱进行仿真分析与理论计算结果对比,确保计算结果的准确性。利用动力学方法:对行星架进行模态分析,使行星架模态频率避开齿轮啮合频率;对各齿轮副进行传动误差分析,得出各齿轮副传动误差的周期性变化规律与最大误差;对各轴承进行加速度响应分析,得出不同转速下的振动加速度曲线,发现各轴承加速度曲线的波峰与波谷出现重叠的规律,使齿轮箱输入转速避开了峰值。研究内容为大功率风电齿轮箱设计与可靠性分析提供方法。     

轴向柱塞泵的模态分析及基于壳体的结构优化

利用ANSYS软件建立了轴向柱塞泵的整体简化模型,并对其进行了模态分析。根据模态分析结果,对柱塞泵壳体的结构进行了优化,并分析了壳体上部分区域加厚和增设加强肋对壳体固有模态频率的影响。通过对壳体结构优化后发现,柱塞泵整体固有频率有一定的提高,这说明柱塞泵的结构刚度得到了加强,有利于柱塞泵的减振降噪。     

基于阶次——趋势分析的变速器齿轮耐久性早期故障诊断

研究变速器齿轮在耐久性测试过程中基于振动信号的早期故障诊断方法。在传统的阶次分析的基础上,结合趋势指数分析方法,建立时间——阶次的三维变化谱,监测变速器齿轮振动特性的时变过程。和传统的测试监控方法相比,能够早期及时地提供故障状态和故障起因的相关信息,避免其在试验中加剧为永久性损伤。为设计者确定变速器产品中的薄弱元件、改进结构优化变速器性能提供依据。     

轻载装载机变速箱振动特性分析与试验

为了给装载机变速箱减振降噪提供依据,通过集中参数和有限元法相结合的方式对变速箱进行振动分析。综合考虑液力变矩器激励、齿轮系统内部激励等因素,建立装载机变速箱传动系统的弯-扭耦合动力学模型,求解得到各轴承的动态支反力;建立箱体有限元模型,进行模态分析,以轴承动态支反力为激励,在模态的基础上进行箱体谐响应分析,得到箱体在激励下的振动响应,选择箱体表面的振动测点,分析测点的振动加速度,找到并分析振动峰值及对应振型;最后进行变速箱振动试验,验证仿真的正确性。结果表明：传动系统的激励主要集中在输入和输出平行轴齿轮处,传动系统和箱体振动的峰值频率均和齿轮啮合频率相近,变速箱箱体振动较大的位置位于箱体的底部。试验与仿真对比,试验中存在和仿真相近的峰值频率,仿真和试验所得的振动加速度均方根误差值小于20%,验证了仿真的正确性。     

激振频率与动平衡对机床本体噪声影响的研究和应用

针对开发6000 r／min卧加主轴箱高速运行时噪声过大的问题,通过对振动频率、振动幅度分析和修正着手,对整机模型进行模态分析和优化,提高整机激振频率,有效避开机床共振,并对主轴箱内各轴系动平衡按平衡精度G2.5进行修正,降低主轴轴系的振幅,最后达到主轴在6000 r／min高速运行时噪声仅为60 dB,远小于高精度机床噪声公司内部标准75 dB和国家标准80 dB的要求。     

气浮导轨解耦结构振动传递特性分析

三轴振动激励器各轴分别设置的气浮导轨解耦结构不仅要对非轴向运动实现润滑导向,还需将自身轴的运动传递到三轴运动平台(输出振动激励信号)。为提高振动传递精度,基于解耦结构的单轴等效模型,探究气浮导轨的轴向振动传递特性与自身工作参数的关系;基于对局部多孔质气浮导轨气膜压力、承载力及刚度等特性的计算及仿真分析,得到其结构和工作参数变化对振动传递率的影响规律,进而实现解耦结构的优化设计,提高三轴振动激励信号的解耦精度。     

并联机床振动仿真分析

以三平动非对称并联机床(3-2SPS)为研究对象,研究单支链各个机构的振动模型,并推导出整条支链的等效振动模型,建立单支链以及机床整机的多自由度振动系统的微分运动方程,运用MATLAB软件对多自由度无阻尼振动的多阶固有频率进行仿真分析,得到机床在工作空间内前两阶固有频率,为机床后续的优化设计和加工生产提供了参考。     

输气管道矫正设备的模态试验与振动分析

针对煤炭采空塌陷引起的输气管道沉降问题,研发了一套输气管道智能矫正设备。采用SolidWorks和ANSYS Workbench工程软件对该设备进行了模态仿真分析,分析结果表明:智能矫正设备前6阶模态频率随阶数的提高呈递增趋势,并在设备的1、2、3、6阶出现扭转现象,此时传动模块的大轮上发生条状形变。在模态仿真分析后进行了模态试验,并将试验数据与仿真数据对比,得知智能矫正设备两种测验方法所得数据相差很小,证明了所得数据具有较强的可靠性。最后为了了解智能矫正设备的振动特性而进行了振动试验,试验结果表明:设备的振动频率集中在0.53、50.06、80.97、99.92、171.38、194.65 Hz附近,与设备固有频率相差甚大,保证了该智能矫正设备在运行时不会出现共振现象。     

汽车振动噪声测试的阶次跟踪方法

汽车振动和噪声是影响舒适性的主要因素，如何采用有效的技术手段测量分析汽车的振动、噪声，日益受到人们重视。本文应用PULSE多分析系统中的阶次跟踪分析方法，测试分析了车内司机座位处振动、噪声随发动机转速变化的关系，结果发现，对于试验车在测试工况下1．5倍发动机转速时，车内振动和噪声都有一个峰值。文中通过阶次分析，对发动机运转稳定性进行了测试。为降低车内噪声和振动响应提供了分析依据和参考。     

Virtual Design and Optimization of Machine Tool Spindles

An integrated digital model of spindle, tool holder, tool and cutting process is presented. The spindle is modeled using an in-house developed Finite Element system. The preload on the bearings and the influence of gyroscopic and centrifugal forces from all rotating parts due to speed are considered. The bearing stiffness, mode shapes, Frequency Response Function at any point on the spindle can be predicted. The static and dynamic deflections along the spindle shaft as well as contact forces on the bearings can be predicted with simulated cutting forces before physically building and testing the spindles. The spacing of the bearings are optimized to achieve either maximum dynamics stiffness or maximum chatter free depth of cut at the desired speed region for a given cutter geometry and work-piece material. It is possible to add constraints to model mounting of the spindle on the machine tool, as well as defining local springs and damping elements at any nodal point on the spindle. The model is verified experimentally.     

基于局部模态特征结构修正的变速箱振动控制

针对齿轮箱结构设计中经常存在的局部模态不满足振动特性要求,需要快速而准确地获得控制振动所需结构的难题,提出了一种基于局部模态特征控制的齿轮箱结构优化方法,即:根据结构设计中出现的模态特征,基于局部模态频率与拓扑优化等的耦合分析,获得局部结构的模态控制与优化.仿真与实验结果表明:新方法能够快速有效的控制齿轮箱振动特性,为齿轮箱减振及结构优化设计提供了一条新的途径.     

平衡式大流量电机柱塞泵振动传递路径分析

为进一步改善振动与噪声对平衡式大流量轴向电机柱塞泵的影响,建立机械振动传递路径模型,分析它在激振力作用下机械振动产生与传递的特点和规律。结果表明：平衡式电机柱塞泵在激振力作用下外壳体振动最为剧烈,振动过程由瞬态响应阶段逐渐收敛减小最终进入稳态响应阶段,出油口端盖、吸油口端盖以及外壳体的最大共振频率分别为4 104.1、2 577.58、2 602.6 Hz,对应的最大共振幅值分别为6.82、6.24、3.7 m/(s²·Hz),相比于普通电机泵,平衡式双斜盘结构具有明显的减振降噪功能。