精密机床主轴弹簧夹头夹紧力计算方法研究

研究精密机床主轴弹簧夹头夹紧力计算方法,建立了弹簧夹头夹紧力的可靠性分析模型,并对某精密机床主轴弹簧夹头夹紧力可靠度进行了计算;建立了整个弹簧夹头夹紧机构的非线性有限元模型,通过与理论计算结果的对比验证了有限元模型的准确性;通过有限元分析得到了弹簧夹头夹紧状态下夹紧面接触变形规律,为精密机床主轴弹簧夹头的设计及性能分析提供了方法和依据。     

集成式电磁阀设计及阀芯卡滞优化

采用一维软件进行电磁阀参数设计,利用3D制图软件进行建模,使用三维流体软件进行功能校核及优化,设计集成式电磁阀。针对电磁阀卡滞问题,应用CFD方法计算阀芯特定工作位置下的稳态液动力和全工况瞬态液动力;对比轴向液动力、弹簧力与电磁力的平衡关系,校核径向液动力大小,排查设计缺陷,筛选关键参数,进行导向性优化设计。结果表明：增加阀芯槽深或在阀芯出口位置增加坡角设计,能够有效解决电磁阀阀芯卡滞问题。     

燃油泵齿轮受力分析及其近似计算方法

为精确计算外啮合斜齿齿轮泵的径向力大小和方向以及轴向力大小,以某型燃油泵为研究对象,采用PumpLinx软件仿真得到外啮合斜齿齿轮泵工作过程中主、从动齿轮所受液压力矩的精确值,进而计算齿轮所受啮合力和液压力,获得不同工况下合力大小和方向,最后通过数据拟合给出主、从动齿轮的径向力以及主动齿轮的轴向力关于泵进出口压差、齿宽和齿顶圆直径的经验公式。在变工况下进行了对比分析,结果表明：仿真计算结果与经验公式计算结果吻合。研究结果为某型燃油泵轴承的设计与校核提供了参考,也为系列泵齿轮的受力分析提供了一种近似计算方法。     

棒料径向夹紧精密剪切模

通过研究剪切模具对棒料剪切质量的影响因素,设计了一种适用于普通冲床的棒料精密剪切模具,该模具通过弹簧提供径向夹紧力,且径向夹紧机构与剪切刀具设在同一模具上.模具能够提高棒料剪切断面质量及下料效率,节约了生产成本.     

浮动油封端面比压的参数分析及实验研究

浮动油封的结构参数决定端面比压的大小,进而直接影响其密封效果,因此建立端面比压与结构参数的准确关系,对浮动油封的设计有重要意义。利用Abaqus软件建立浮动油封的二维轴对称模型,通过仿真正交试验分析浮动油封的几何参数、安装间距、O形密封圈硬度等结构参数对端面比压的影响,并对影响端面比压的关键因素进行参数分析,得到端面比压与浮动油封结构参数之间的回归模型,最后通过试验验证回归模型的准确性。结果表明：影响浮动油封端面比压的关键结构参数为安装间距、浮封环腰径、浮封座锥面角度、密封圈硬度、密封圈截面直径,回归模型计算结果与试验数据吻合良好,表明回归模型符合实际,能够为浮动油封的结构设计提供有效参考。     

基于流场的外啮合齿轮泵径向力计算

针对某型外啮合齿轮泵噪声大、轴承磨损严重等问题,基于三维设计和流场仿真软件对卸荷槽进行了改进设计,直接求解出了困油容积及其压力变化和旋转过程中齿轮泵内部流场,通过对齿轮表面流场压力进行积分获得了卸荷槽改进前后齿轮泵径向力的变化规律.结果表明:改进卸荷槽后齿轮泵径向力最大值和平均值分别降为原齿轮泵的51%和76.5%,困油现象加剧径向力主要表现在两齿轮中心线方向的分力上.文中研究内容亦为齿轮泵优化设计提供了一种数值计算方法.     

B.F.T.型多柔传动装置的理论分析

本文从静力学角度出发,对 B.F.T 型多柔传动进行了理论分析,解决了普遍型装置的理论计算问题。其中包括各种作用力、不均衡系数、附加径向力、无偏载的几何位置尺寸、支杆上弹簧的预压缩量,以及当无弹性支杆时的不均衡系数、附加径向力和附加偏载等。本文还指出“两点负荷自然均衡”的观点是不正确的。     

弹簧座片落料冲孔复合模设计

以弹簧座片为例,通过具体分析与计算,介绍了降低冲裁力的方法及模具的设计要点。     

结晶器振动板弹簧导向支承的分析和计算

连铸机结晶器振动愈来愈多的采用液压振动,振动的导向广泛地采用板弹簧结构.本文对板弹簧导向结构的设计参数进行了分析计算,得出了板弹簧导向支承的挠度曲线方程和刚度计算公式,并结合某板坯连铸机结晶器液压振动板弹簧导向支承的设计,根据振幅的大小求出了板弹簧的变形力和刚度.     

大侧隙外啮合齿轮泵主动轮受液压径向力研究

在目前研发的一种高度集成化的机电液新产品中,拟采用外啮合齿轮泵,其对外啮合齿轮泵提出了更高的设计要求,需要对外啮合齿轮泵进行深入的研究。针对大侧隙外啮合齿轮泵的主动轮所受液压径向力进行研究,将主动轮分为4个区域,对每个区域的液压径向力进行了深入的理论分析,并用Matlab计算出理论值,再用CFD软件PumpLinx进行流场仿真并进行比较,为齿轮泵进一步的优化设计提供依据。     

液压滑阀卡滞与可靠性分析研究

以某航空器滑油供油系统中的液压滑阀为研究对象,研究摩擦力与液动力对滑阀卡滞的影响。建立阀芯运动的数学模型,包括液压径向力模型、液动力模型和阀芯触壁摩擦力模型。基于AMESim构建滑阀系统模型并进行卡滞现象复现仿真分析,其滑阀受加速度影响,弹簧使阀芯触壁产生的摩擦力过大时导致滑阀卡滞。提出一种滑阀可靠性分析流程,考虑弹簧结构尺寸参数的随机性,采用Monte-Carlo法计算滑阀的可靠性,并对参数进行优化。研究结果表明：弹簧的极限偏差值e1、e2是影响可靠性的主要因素,其中弹簧极限偏差值e2灵敏度更高,通过参数优化获得滑阀无卡滞下的参数适用范围,其分析流程为滑阀中的弹簧选型提供了参考。     

多唇式橡胶油封多腔模的设计制造

从模具分型面的选择 ,金属骨架的定位 ,油封各部位收缩率的计算及各组成零件的制造和装配等方面入手 ,介绍了一种新颖的模具设计思路 ,为同类产品的模具结构设计提供参考。     

NiTi Alloy Negator Springs for Long-Stroke Constant-Force Shape Memory Actuators: Modeling,Simulation and Testing

This work aims at the experimental characterization and modeling validation of shape memory alloy (SMA) Negator springs. According to the classic engineering books on springs, a Negator spring is a spiral spring made of strip of metal wound on the flat with an inherent curvature such that, in repose, each coil wraps tightly on its inner neighbor. The main feature of a Negator springs is the nearly constant force displacement behavior in the unwinding of the strip. Moreover the stroke is very long, theoretically infinite, as it depends only on the length of the initial strip. A Negator spring made in SMA is built and experimentally tested to demonstrate the feasibility of this actuator. The shape memory Negator spring behavior can be modeled with an analytical procedure, which is in good agreement with the experimental test and can be used for design purposes. In both cases, the material is modeled as elastic in austenitic range, while an exponential continuum law is used to describe the martensitic behavior. The experimental results confirms the applicability of this kind of geometry to the shape memory alloy actuators, and the analytical model is confirmed to be a powerful design tool to dimension and predict the spring behavior both in martensitic and austenitic range.     

差分进化算法在平面扭簧设计中的应用

由于因变量和自变量的关系无法用显式函数表达,导致平面扭簧的设计优化问题都是昂贵黑箱问题。差分进化算法是近年来用于解决高成本优化问题的方法,它通过使用代理模型,对适应度与因变量的关系进行预测,从而大幅降低计算成本。提出一种基于变可信度代理模型和差分进化相结合的设计优化方法(VFS-DE)。利用所提出的VFS-DE进行相关优化测试函数检验,结果表明:该方法可以有效地解决函数优化问题。将VFS-DE应用在机床伺服电机平面扭簧的设计中,相关实验结果验证了该方法的有效性。     

转矩电动机动态特性的有限元分析与实验研究

转矩电动机在将电信号转换为机械输出信号的过程中起着至关重要的作用。借助有限元分析方法,对转矩电动机的动态性能进行分析,得到其气隙中的磁通量、电枢上产生力的计算方程。在剖析转矩电动机结构的基础上,利用气隙的物理特性,求取气隙中磁阻的模型,并利用气隙中的磁阻,计算气隙中的磁通量。通过磁通量得到电枢上产生的力,进而建立了电枢的平衡方程。通过反馈弹簧组件的实体和有限元模型,构建反馈弹簧的刚度模型以及喷射管的转动刚度模型。采用细钢丝臂和反馈弹簧等,设计了反馈弹簧和喷射管测试装置,测试了反馈弹簧和喷射管的频率响应。根据电磁学的基本原理,分析在输入电流作用下转矩电动机的磁场分布和喷管偏转情况。实验结果表明：在分析反馈弹簧和电枢的动态响应时,所提方法的分析结果与实验结果的最大偏差度分别为3.95%和6.86%。说明所提方法能够准确分析转矩电动机的动态性能,为进一步研究转矩电动机提供了参考。     

Load relaxation of helical extension springs in transient thermal environments

The load relaxation behavior of small Elgiloy helical extension springs has been evaluated by a combined experimental and modeling approach. Isothermal, continuous heating, and interrupted heating relaxation tests of a specific spring design were conducted. Spring constants also were measured and compared with predictions using common spring formulas. For the constant heating rate relaxation tests, it was found that the springs retained their strength to higher temperatures at higher heating rates. A model, which describes the relaxation behavior, was developed and calibrated with the isothermal load relaxation tests. The model incorporates both time-independent deformation mechanisms, such as thermal expansion and shear modulus changes, as well as time-dependent mechanisms such as primary and steady state creep. The model was shown to accurately predict the load relaxation behavior for the continuous heating tests, as well as for a complex stepwise heating thermal cycle. The model can be used to determine the relaxation behavior for any arbitrary thermal cycle. An extension of the model to other spring designs is discussed.     

齿轮泵困油压力抵消部分径向力的方法与措施

为缓解径向力对齿轮泵造成的危害,从考虑困油压力的介质压力分布、径向力计算和径向力抵消结构3个方面提出困油力抵消部分径向力的方法和一款浮动侧板内侧面上的实施结构,并进行实例运算和分析。结果表明:困油抵消法是通过进油侧的部分困油力去弥补该区域进油方向上的介质作用力,从而实现该方向上的径向力趋于0;抵消结构的顶缘导油槽为初步减少径向力的措施,偏置八字形卸荷槽能提供很大的卸荷面积,避免气穴现象的发生,偏置圆形卸荷槽仅能提供较小的卸荷面积,从而获得抵消径向力所需的困油力;案例中的抵消率达46.15%,八字形、圆形卸荷槽的偏置值分别为0.32、0.56 mm,得到困油抵消法在理论上和实施上可行的结论。     

AVE改进型油气混合器动态工作特性分析

基于AVE型油气混合器的结构做了相关改进，介绍了该混合器的工作原理，利用AMESim仿真软件建立了该混合器的模型，并通过该模型分析了相关参数对混合器动态工作特性的影响。结果表明：供油时间、主阀质量（主阀质量小于100 g时）和球阀弹簧预紧力增大会使混合器出口流量增大，球阀弹簧刚度增大会降低出口流量；供油时间和主阀弹簧刚度会引起出口流量波动；主阀弹簧刚度和球阀弹簧预紧力增大会引起气液两相流的形成时间滞后。