精密机电产品均匀性装配的定义与关键技术

当前,装配环节对精密机电产品装配精度和性能稳定性的保障作用正日益凸显.针对现有的以几何量控制为主的装配理论与方法,不能保障精密产品的装配精度及其性能稳定性的问题,提出均匀性装配的概念,指出均匀性装配是连接结构应力对称均匀分布的各种装配方法、工艺和装备技术的总称,详细阐述了均匀性装配的内涵体系、主要特征、连接结构类型和关...     

均化接触应力的双线性材料刚度优化设计

装配连接界面是承载和保障机械装备实现既定功能的载体,其连接界面接触应力分布均匀性是影响机械装备磨损、疲劳、裂纹的关键因素,对机械装备高性能服役具有"锚定"作用.为改善连接界面接触应力分布均匀性,开展了材料刚度优化设计研究.首先,以接触应力方差为目标函数,以弹性模量为设计变量,基于渐进优化原理,构建了一种材料刚度优化设计...     

自润滑关节轴承精密挤压合套技术

针对挤压合套自润滑关节轴承结构特点,分析对自润滑层无损伤的挤压合套精密成形工艺的关键技术。通过数字化精密塑性成形技术,对成形工艺过程进行数值模拟,分析影响自润滑层性能的成形应力分布、球面接触面积及残余应力。数值模拟方法可以优化成形工艺参数与成形方法,最大限度地减少挤压合套过程对自润滑层的损伤,保证得到合理均匀的游隙,从而提高产品使用寿命与性能。     

应力松弛下橡胶O形密封圈的有限元分析

建立了橡胶O形密封圈与沟槽接触的平面轴对称非线性有限元分析模型,利用MSC.Marc有限元软件,分析了O形密封圈安装过程中,不同压缩率对接触应力的影响以及考虑应力松弛过程下使用的应力分布.数值结果表明,在没有油压下,应力松弛前后O形密封圈接触界面上的应力分布呈抛物线;应力松弛后,O形密封圈中的最大接触应力有明显降低,在200 s内应力衰减较快.在应力松弛1年并施加油压后,接触界面上的应力分布变化较大,但最大接触应力仍都大于油压,该O形密封圈使用可靠.     

钻机人字架销轴有限元接触应力分析

为精确计算钻机人字架销轴的接触应力,建立了人字架力学模型,通过受力分析得到销子与销孔之间的载荷,在此基础上进行了有限元接触应力分析,得到精确的接触应力数值解和应力分布规律,结果表明耳板和销子最大接触应力发生在接触区域前方,最大应力分别为46.44MPa和67.43MPa,而运用赫兹公式所得到的最大接触应力为93.25MPa,远大于有限元数值解,分析了赫兹公式计算结果误差较大的原因,研究结果可为钻机人字架销轴结构改进设计与优化提供理论依据。     

DAS组合密封圈静特性研究

为了研究汽车起重机支腿油缸DAS组合密封圈密封特性,利用ABAQUS软件建立密封圈密封特性分析模型,研究密封圈初始压缩量与油液压力对Von-Mises应力、接触应力、接触长度的影响。结果表明:密封圈的Von-Mises应力、接触应力、接触长度随初始压缩量、油液压力的增大而增大;初始装配状态下,初始压缩量小于0.4 mm时,主密封唇处接触应力呈二次函数分布,初始压缩量大于0.4 mm时,主密封唇处接触应力呈双峰高斯函数分布;静密封状态下,初始压缩量为0.5 mm时,主密封唇处接触应力呈双峰高斯函数分布;主密封唇、副密封唇、底部密封的接触应力始终大于油压压力,满足密封条件。     

轮轨接触应力数值计算方法

为了得到轮轨接触应力较精确的数值解,分别采用Hertz接触理论模型、传统有限元模型及改进有限元模型求解轮轨接触应力,并从计算精度和计算时间方面对3种模型进行了比较.结果表明,有限元模型较Hertz接触理论模型更能反映轮轨接触的实际情况,改进的有限元模型在允许的计算精度范围内可以大大提高计算效率;轮轨最大接触应力发生在轮轨表面以下约2.5 mm的位置,呈弧形分布,并随轴重的增加而增大,高应力区宽度增大,离初始接触位置一定距离处的钢轨表面出现高应力区.     

利用自适应纹理分布的活动形状分割前列腺磁共振图像

基于前列腺磁共振图像性质,提出利用自适应纹理分布的活动形状图像分割方法来自动分割前列腺磁共振图像.该方法首先通过图像的分类与拟合确定感兴趣的腺体区域,同时估计若干形状参数用于分割过程中调整形状;然后融人多重纹理信息,建立纹理一致测度,将传统的活动形状按照自适应的纹理判别步骤细分为纹理分布形状与补充形状,提高活动形状的搜索匹配能力.在搜索匹配部分,利用已估计参数优化活动形状搜索的初始估计,并根据纹理分布形状和补充形状调整迭代过程.实验结果表明,该方法分割出来的前列腺轮廓与金标准的Hausdorff距离为6.00 pixel,分割精度为93％.该方法对活动形状的改进是有效的,利用自适应纹理分布的活动形状能够自动、准确地将前列腺从磁共振图像中分割出来.     

反演算法测量冷轧接触应力的影响因素与精度分析

在现代高速轧制过程中,准确获得轧辊和轧板接触应力至关重要,基于反演算法测量轧制界面接触应力的方法是一种测量接触应力的前沿技术。通过有限元数值仿真模拟二辊冷轧铝板过程,解析了采样半径和采样频率对平面应变条件下的反演算法精度的影响。根据仿真结果,提取轧辊内部不同半径位置一周应力分量作为反演算法输入量反演出轧制界面接触应力,计算出反演接触应力和仿真接触应力相对误差,讨论了反演算法输入量的采样半径和采样频率对反演算法精度的影响规律。结果表明,采样半径越靠近轧辊表面、采样频率越大,接触应力的反演精度越高,但是达到一定范围内反演算法的改善效果已经不明显,为下一步基于该反演算法的新型接触应力传感器的设计与安装提供了理论依据。     

自润滑关节轴承二次挤压装配的有限元仿真分析

利用Abaqus软件对大型自润滑关节轴承的成形过程进行了数值模拟。通过分析挤压过程中轴承的等效应力分布、等效塑性应变分布、挤压力变化曲线及衬垫受到的接触应力分布曲线等,研究自润滑关节轴承的装配成形机理。结果表明:相对第2次挤压成形,第1次挤压成形过程中挤压力变化相对平稳,等效应力和等效塑性应变也相对较小;第1次挤压完成后,衬垫腰部受到的接触应力最大,第2次挤压完成后,衬垫两端受到的接触应力较大。     

机器人精密减速器摆线针轮啮合传动瞬态接触性能分析

工业机器人精密减速器的传动精度和动态稳定性在很大程度上取决于摆线针轮的啮合性能.通过Creo和ANSYS Workbench相结合的数字化设计与动力学分析平台,对精密减速器第二级减速机构的摆线针轮啮合传动部分进行了三维参数化建模和瞬态动力学分析,快速、准确地获得研究所需的精密减速器参数化模型和摆线针轮动态啮合过程中摆线...     

The experimental and numerical analysis of quasi-steady wear processes for a sliding spherical indenter

The wear process on a frictional interface in a relative sliding motion of a punch on a substrate induces shape evolution of contact interface. For fixed contact zone the process tends to a steady state with fixed contact stress and strain distribution. Such steady state wear regimes were analyzed in the previous papers [1], [2], [3], [4], [5] by applying the principle of minimum wear dissipation rate. However, when the contact zone evolves in time due to wear process, as in the case of sliding spherical indenter, a quasi-steady state is reached with stress intensity dependent on the contact size parameter. On the other hand, the contact pressure distribution satisfies the condition of steady state. The simplified numerical analysis of wear process is presented by applying the quasi-steady conditions. The numerical predictions are confronted with experimental test results for two specific cases of soft and hard substrates. The quantitative specification of wear parameters is provided, first assuming constant values throughout the whole wear process, next assuming linearly or exponentially varying during the initial period and tending to constant values.     

压气机叶轮-轴套-轴摩擦接触的有限元分析

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例，基于多重子结构技术，建立了增压器压气机叶轮、轴套和轴的三维整体有摩擦弹性接触的计算模型，采用有限元参数二次规划法，对其进行有限元分析。针对不同的过盈量、摩擦因数、轴套壁厚和转速进行计算，获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的分布规律。分析表明，随着叶轮与轴套间过盈量的增大，轴套的外表面与内表面的接触应力是线性增大的，而且内表面的接触应力增加较为迅速，这对于确定合理过盈量和改进设计具有参考意义。     

基于ABAQUS的型芯与下模孔过盈配合的有限元分析

在粉末压机模具的设计过程中,为了确保设计的模具在装配过程中符合高精度的要求,采用ABAQUS软件对模具装配过程进行了有限元分析,分析并研究了型芯与下模在过盈配合状态下的应力分布规律及接触面压力分布状况,进一步提高了模具设计的精度和可靠性。     

自适应参数优化EEMD机械故障特征提取方法

针对应用集合经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,简称EEMD)进行机械故障特征提取时两个重要参数k(白噪声幅值系数)和M(总体平均次数)的选取问题,分析了不同幅值系数的白噪声对信号极值点分布均匀性和EEMD分解精度的影响规律,提出了基于信号极值点分布均匀性的EEMD自适应参数优化方法。该方法根据信号本身特点,自适应选取使信号极值点分布最为均匀的白噪声幅值系数作为EEMD的k值,再通过设置期望分解误差计算得到M值。通过仿真分析和工程应用,验证了所提方法的可行性和有效性,与现有EEMD参数选取方法的对比结果表明了该方法的优势。     

实时振动数据驱动的薄壁件平铣工艺参数自适应优化

为减小加工振动对薄壁件平铣(端面盘铣)加工质量及效率的影响,提出一种实时铣削振动数据驱动的平铣工艺参数自适应优化方法。首先根据再生效应原理建立薄壁件平铣颤振稳定性模型。其次将薄壁件平铣过程中前一个工步内的实测振动数据分为若干段,以此模拟其材料去除过程,对各段铣削振动数据进行分析,由有限元单位力法和优化STD法分别识别出薄壁件刚度和各材料去除阶段模态频率及阻尼比,并由此导出薄壁件单模态频响函数,将其代入颤振稳定性模型求解稳定域叶瓣图并做插值处理后即可确定包含材料去除信息的薄壁件三维颤振稳定域叶瓣图。基于此,以避免铣削颤振、共振和满足机床性能要求为约束条件,以材料去除率最大为目标,利用遗传算法计算薄壁件下一个工步较优的工艺参数,如此循环进行,直到完成薄壁件加工。最后,通过某型飞机垂尾薄壁装配界面平铣试验验证该方法的可行性和有效性。由试验结果可看出,采用优化后的加工工艺参数,能使薄壁装配界面粗加工过程表面粗糙度从Ra 3.2提升为Ra 1.6,加工效率提高33%。     

增压器压气机三维弹塑性接触的研究

以某柴油机涡轮增压器的压气机为例,采用由参变量变分原理导出的有限元参数二次规划法,并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性接触问题,针对不同的过盈量、转速和轴套壁厚进行了大量计算,获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明随着叶轮与轴套间过盈量的减小,轴套的外表面与内表面的接触应力是线性减小的,而且内表面的接触应力减小较为迅速。因而在采用压力组装法时应严格控制轴套与轴的过盈量,使得轴套和轴间有足够的压力保证叶轮、轴套和轴不会相互脱离,又满足结构强度的要求,并使其产生的不良影响减至最小。当转速一定时,叶轮与轴套接触点的法向相对位移与叶轮的质量分布存在着明显的联系。建议采用非均匀的初始过盈量,以保证不发生相对位移和接触应力的均匀性。这些对于确定合理过盈量,改进设计和提高压气机的寿命,具有实际参考意义。     

A Semi-Analytical Model of Spiral-Groove Face Seals: Correction and Extension

This article presents a semi-analytical model of spiral-groove face seals. Based on Muijderman's spiral-groove bearing theory for parallel faces, a one-dimensional radial discretization method is proposed to process the radial variations of different parameters of face seals. For each discrete element, the geometric parameters of the faces (e.g., film thickness, groove shape) and the physical parameters of the lubricant (e.g., density, viscosity) can be assigned to reflect the radial nonuniformity of these parameters. Furthermore, a correction of the end effect is introduced to improve the model's precision. Errors in this model under various operating conditions and with different design parameters are analyzed by comparison with the traditional one-dimensional difference model and the two-dimensional numerical model. The calculation results indicate that the proposed model is more accurate than the traditional one-dimensional difference model under various conditions. Furthermore, it is shown that the proposed model could be applied to the analysis and design of face seals with different types of grooves and lubricants as well as different radial nonuniformities in their geometric and physical parameters. These extended applications of the proposed model could provide good approximations to the two-dimensional numerical results. This semi-analytical model has the benefits of an analytical method (e.g., simple preprocessing, high efficiency, and the ability to manage large-scale parameter optimization) and of a numerical method (e.g., the ability to be applied to extended applications of face seals with shallow grooves).     

核燃料组件自适应柔性检测装置及其误差补偿方法

定期对核燃料组件变形状态及其表面氧化膜厚度开展高精度检测已成为保障核电站安全运营的重要举措。针对现有核燃料组件检测装置普遍存在的被动自适应性能欠佳、接触与测量柔性不足、检测精度与效率亟待提升等突出问题,通过设计引入基于变异虎克铰的自适应对中机构、融合接触力动态反馈的主/被动柔性检测单元和基于串并混联的高精度检测机构,创新研制出一款集变形与膜厚高精度检测功能于一体的核燃料组件被动自适应柔性检测装置。在此基础上,通过深入分析装置变形与膜厚检测机理,基于构建的串并混联闭环检测回路,融合制定的概率化传感误差协同补偿策略,提出了一种基于参数动态整合的测量误差补偿方法。样机测试实验结果表明研制装置能够自适应对中各向异性随机变形下的核燃料组件,满足检测过程中的柔性接触与柔性测量要求,配合提出的测量误差补偿方法,可实现核燃料组件变形及氧化膜厚度的高精度检测,有效提升了核燃料组件的检测精度、检测效率与检测安全。     

考虑膜结构应力的索网型面优化方法

在对网状反射面天线进行型面分析时,以往的研究常常将重点放在索网结构的型面精度或索段张力分布的均匀性上,没有考虑薄膜反射面的应力对索网结构的影响.因此,文中根据网状反射面天线的索网和金属丝反射网的结构特点,提出了一种考虑膜结构应力的索网型面优化方法.基于索单元和各向等应力膜单元,建立以索段张力为设计变量、索段张力的上下限...