双列角接触球轴承动刚度特性分析

为研究双列角接触球轴承动刚度特性,在双列角接触球轴承动力学分析基础上,建立双列角接触球轴承动刚度仿真分析模型。采用精细积分法和预估-校正Adams-Bashforth-Moulton多步法相结合的算法对双列角接触球轴承动刚度模型进行求解,分析轴承结构参数和工况参数对轴承动刚度的影响。分析结果表明：沟曲率半径系数对轴承动刚度影响较小,随着内、外沟曲率半径系数的增加,径向刚度略有增大,轴向刚度和角刚度相对减小;增加钢球数有利于提高轴承动刚度;轴向预紧量较大时轴承动刚度较高,但过大的轴向预紧会使轴承寿命降低,应合理确定轴向预紧量;随转速的增大,轴承动刚度先减小后增大,且转速较低时可近似以接触刚度代替轴承动刚度,转速较高时应综合接触刚度和油膜刚度求得轴承动刚度;外载荷对轴承动刚度有较大影响,加大径向载荷和轴向载荷有利于提高轴承动刚度,随着力矩载荷的增大,轴承动刚度变化较为复杂,但整体上,呈现先减小后增大的趋势。     

冲击作用下内燃机主轴承的润滑分析

以某内燃机的曲轴—轴承系统为研究对象,运用AVL-EXCITE软件建立了曲轴和轴承的耦合多体动力学仿真模型,对曲轴在承受不同冲击载荷条件下的主轴承油膜特性进行分析。同时充分考虑了转速和轴承间隙对轴承润滑性能的影响,计算得到了主轴承最小油膜厚度和最大油膜压力随曲轴转角的变化情况及主轴颈的轴心轨迹曲线。通过对轴承油膜冲击特性的研究,探索曲轴与机体之间的接触方式,为柴油机整机结构的建模、抗冲击评估和优化设计打下基础,从而进一步提高柴油机的抗冲击能力,对提高柴油机总体的生命力有着重要的意义。     

大口径火炮座圈整体结构动态响应研究

采用炮塔加座圈整体结构的刚柔耦合有限元模型,计算获得了某大口径火炮座圈在射击载荷作用下的变形和应力分布.针对模型将滚珠简化为刚体引起的座圈局部应力较大问题,建立了一个简化模型分析了滚珠材料参数对座圈局部应力的影响,进而对实际座圈模型的应力进行了修正.结果表明,炮塔加座圈整体结构的刚柔耦合模型能够显著提高分析效率,保证了载荷传递路径,避免了传统载荷及约束简化等对座圈受力和变形的影响,弥补了传统座圈结构刚强度计算的不足,对设计具有一定指导意义.     

坦克炮总体结构参数分析

影响坦克炮射击精度的主要因素之一是火炮振动,起关切作用的振动分量是在弹丸出炮口瞬间炮口振动角位移和横向线速度,为提高坦克炮射击精度,本推崇“对称布置”和“初期自由后坐”的总体设计思想,使火炮射击时炮身和摇架所受的力矩尽量减沣,同时使炮塔和车体在弹丸出炮口前的受力也尽量减小,从而减小了炮身的振动,也减小了炮塔和车体的夺动,这对提高坦克炮射击精度将是十分有利的,本运用动力学分析计算方法,阐明有关总体结构参数对坦克炮射击精度的影响。     

自行高炮行进间射击炮口响应特性研究

为研究自行高炮行进间射击时的炮口响应特性,基于多体系统动力学、车辆地面力学、火炮发射动力学建立了自行高炮行进间发射动力学模型,运用谐波叠加法,对典型的自行高炮行驶路面进行重构。通过数值计算获得了不同行驶和射击工况下的炮口响应,分析了行驶速度、路面等级、射击载荷、射角等因素对自行高炮的炮口响应的影响。考虑了自行高炮结构非线性因素,运用有限元方法和接触碰撞理论,将柔性身管模型和滚珠座圈大规模接触碰撞模型应用于模型中。计算结果表明,随着行驶速度和路面等级的提高,炮口动态响应增大,行进间不同射击工况下,炮口响应情况有较大差异。研究结果为掌握自行高炮行进间射击炮口扰动规律提供了参考依据。     

考虑动态接触参数的某型导弹发射动力学分析

为研究某型号反坦克导弹系统的发射动力学特性,基于弹性理论计算了接触变形模型的动态接触参数,通过多体系统动力学软件ADAMS对该模型进行了仿真分析,并重点讨论了温度、初始方位瞄准角、阻尼特性以及地面接触参数对初始扰动的影响.仿真结果表明,它们对初始扰动均有影响,低温发射下的初始扰动大,阻尼器阻尼系数以大于300N.s/rad为佳,增大地面接触参数有利于减小初始扰动.     

舰船艉管水润滑橡胶板条轴承与铜背衬的机械接触力学

基于对起伏和凹凸不平的表面微观几何学形貌统计分析,考查衡量微接触点的弹性和塑性变形区域,建立橡胶板条轴承与铜背衬接触的法向接触载荷、实际接触面积、弹性实际接触面积、塑性实际接触面积、橡胶塑性指数等的理论解。计算及分析结果表明：发生接触的突起期望数随着法向接触载荷的增加而增加,随着表观接触面积的增大而略微增加;橡胶板条轴承与铜背衬之间的间距随着法向接触载荷的增加而减小;在法向接触载荷一定时,橡胶板条轴承与铜背衬之间的间距随着表观接触面积的增大而增加;对于给定的表观接触面积,实际接触面积近乎恰恰与法向接触载荷呈正比,但不依赖于表观接触面积;平均实际接触压强随着法向接触载荷的增加而增加,随着表观接触面积的增加而减小;接触表面之间的接触电阻随着法向接触载荷的增加而降低;当橡胶塑性指数小于1.77或金属制品塑性指数小于0.6时,接触表面发生弹性变形;当橡胶塑性指数大于2.95或金属制品塑性指数大于1.0时,接触表面发生塑性变形。相关模型及仿真曲线图可为橡胶粗糙表面弹塑性接触的精确求解提供一定的理论基础。     

2D刚体椭圆头结构高速撞水模拟

2D刚体椭圆头结构高速撞击水面会受到来自水面的冲击力,由于撞水过程中会引起自由液面大幅波动和流固接触界面的非线性,载荷的大小很难使用常规动力学方法求解.本文利用ANSYS/LS-DYNA软件中的ALE算法对椭圆头结构高速入水问题进行了模拟,数值结果表明,在某一入水角度下,加速度峰值和入水速度呈幂次关系,压力峰值随着入水速度的增大而增大,入水角度在35°时压力峰值最大.     

串联并列轨道炮特征参数对电密分布的影响

串联并列轨道炮可以增大轨道发射器的电感梯度,提高发射推力,但对其枢/轨接触界面状态方面的分析还有待进一步加强。为此,通过对相同结构尺寸电枢在不同截面高度的矩形轨道、不同枢/轨材料配合下电流密度仿真分析,得到枢/轨界面电流分布随轨道高度和材料不同的变化规律。结果表明:枢/轨接触界面电流密度分布不均,且在接触界面头部聚集;随着轨道高度的增大,枢/轨界面的电流密度峰值呈先减小再增大的趋势;不同枢/轨材料配合对枢/轨接触界面电流分布有明显的影响,轨道材料电阻率相对越高,枢/轨界面电流密度聚集程度越轻。分析结果对大质量弹丸低速发射试验具有一定的指导意义。     

自行高炮射击线稳定系统动力学建模与仿真

根据自行高炮(SPAA)射击线稳定系统机械结构特点,以力矩电机直接驱动方式下轴间力矩特性为主要研究对象,应用动量矩定理及矢量叠加原理,系统地建立了SPAA射击线稳定系统的牛顿—欧拉动力学模型,对车体运动和射击冲击扰动条件下炮塔回转轴和火炮俯仰轴的动力学特性进行了仿真。仿真结果表明:车体运动对炮塔回转体的交叉耦合力矩为炮塔回转体受到的主要干扰力矩;方向轴控制力矩和俯仰轴干扰力矩随着射角增大而增大,高射角下的惯性力矩使方向轴控制力矩增加的速度更快;俯仰轴干扰力矩和低射角下的方向轴干扰力矩为相应轴控制力矩的主要组成部分。研究结果为SPAA射击线稳定系统的设计提供了依据。     

轴向柱塞泵回程球铰副油膜润滑压力形成机理研究

回程球铰副是应用于轴向柱塞变量泵的机械结构,为研究其空间相对运动特征,结合回程球铰副的几何特征与相对运动关系,提出基于柱面特征的油膜润滑机理分析模型。通过拓展经典JFO空化算法以考虑复杂表面剪切速度影响因素,建立回程球铰副油膜润滑数值分析方法;对比分析斜盘倾角7.5°、12.5°与17.5° 3种典型工作条件下的润滑状态,以及摩擦副表面剪切速度分布、间隙形状分布、空化指数分布和压力分布之间的关系。研究结果表明：间隙形状引起的动压效应与表面剪切速度引起的伸缩效应共同决定油膜压力场具有“双峰双谷”的分布规律,伸缩效应与斜盘的倾斜程度呈正相关性,是导致润滑承载力下降的重要因素;回程球铰副润滑设计需综合考虑伸缩效应与动压效应对油液成膜过程的复合影响。     

转速对湿式离合器局部润滑及摩擦特性影响研究

针对湿式离合器局部润滑及摩擦特性的影响因素,建立了摩擦副微观混合润滑模型。考虑了微凸峰接触和局部温升的影响,分析了转速对湿式离合器摩擦副局部压强分布、油膜和微凸峰承压比、实际接触面积、局部温升的影响。同时,利用摩擦磨损试验机进行小试样柱销-摩擦盘试验,分析了不同转速下离合器摩擦系数变化规律。结果表明：随着速度的增加,润滑油膜动压作用显著增强,摩擦副实际接触面积明显减小,法向载荷最终主要由润滑油膜承担;摩擦系数主要受微凸峰实际接触面积变化的影响,变化规律与微凸峰实际接触面积呈大致对应关系。     

滑差离合器摩擦片间油膜厚度的稳定性研究

滑差离合器是通过油膜剪切来传递动力的一种新型无级调速装置.本文根据流体动力学理论和非线性系统的相平面分析方法,分析和研究了两对摩擦偶合面间的油膜厚度的稳定性和差值范围,以及油膜厚度最终趋于相等的条件.研究结果对于分析和研究滑差离合器的传递扭矩偏差(不重复性)具有重要意义.     

高原地区柴油机机油流动损失仿真与试验研究

针对某些柴油机在高原地区出现的机油压力偏低问题,通过试验测试、理论分析与计算流体力学仿真,对润滑系统各处的机油流动损失进行研究。研究结果表明：环境压力影响整个油路的基础压力,随着海拔的升高,压油泵前压力随环境压力等量降低,导致泵前机油汽化出现了吸空现象,使得机油质量流量下降,主油道压力明显降低;流量一定时,随着管径的增加管路流动损失逐渐降低,但流动损失变化率逐渐变小,直角弯头对流动损失影响很大,当弯管半径与管道半径大于1.5后,流动损失变化趋于平缓。试验表明：采用改进方案后,在低转速区域,发动机机油压力增加30%左右,中、高转速的机油压力提高50%以上。     

粗糙表面的弹性流体动力润滑

该文对粗糙表面的滚、滑线接触弹性流体动力润滑进行了分析，讨论了粗糙度、滑滚率、润滑油粘度对接触压力、润滑油油膜厚度及物体表面下的内应力的影响，得出了一些有意的结论。     

考虑空化效应的齿轮泵流量特性研究

齿轮泵的流量品质对车辆液压操纵系统和润滑系统性能有重要影响,为此开展了空化状态下齿轮泵流量稳定性及其影响规律的研究。忽略空气在油液内微弱的溶解效应,根据油液初始状态和实时压力计算油液含气率,考虑含气率对油液密度、有效体积弹性模量和黏度的影响,建立流体空化模型。将流体空化模型与齿轮泵动力学模型相耦合,在复杂系统建模与仿真软件AMESim环境下仿真求解,分析吸油压力、转速和负载压力对齿轮泵流量特性的影响规律。结果表明：仿真得到的齿腔压力脉动、容积效率与文献［16］试验数据比较一致;吸油压力对齿轮泵流量脉动影响最为显著,当吸油压力由1.01 bar降低至0.27 bar时,流量脉动增大1倍多,容积效率降低;转速升高会加剧空化倾向;负载压力升高对齿轮泵流量脉动影响很小;该研究对齿轮泵流量稳定性的预测和改善有理论指导意义。     

船载转塔装置随动系统动力学建模与仿真

为定量分析船载转塔装置（STE）随动控制过程中随动力矩的影响因素,应用坐标变换原理和拉格朗日动力学方程,建立了STE随动系统运动学和动力学模型。针对不同摇摆角和目标运动状态,对STE随动过程进行动力学仿真,定量分析了摇摆角及目标运动对随动力矩的影响。仿真结果表明：随着摇摆角幅值和周期的变化,随动力矩呈现线性变化趋势,且周期的影响更加明显;摇摆角幅值每增加1°,方位轴、俯仰轴随动力矩分别增加约12%、2%;周期每增加1 s,方位轴、俯仰轴随动力矩分别减小约28%和6%。摇摆角之间的相位间隔对随动力矩的影响具有复杂性,需要对不同相位区间进行分析。相对于静止状态,目标运动会引起随动力矩的增大,且加速度对随动力矩的影响更加明显。     

基于LBM的发射装置阀口结构多目标优化

为了优化发射装置内部的阀口结构,减小发射过程中峰值负载,提高发射装置的可靠性与稳定性,针对发射装置中的阀口部件,采用正交试验设计,基于格子玻尔兹曼法(LBM)进行了仿真研究。分析进口角度α、出口角度β、通孔长度L和通孔面积S对峰值负载及出筒速度的影响,得出各因素与响应之间的响应模型。进而,针对不同出筒速度需求,根据所得曲线模型选取弹药所受峰值负载最小时的阀口结构参数,保证弹药发射过程的稳定。对通过此法选出的阀口进行仿真验证,与优化前数据对比,结果表明:优化后阀口结构参数为α=β=45°,L=27.5 mm,S=170 mm²,弹药所受峰值负载降至6 428.4 N,减小了20.15%,低压室最大压强降至0.807 7 MPa,减小了21.42%,出筒速度降低至22.4 m/s,仅减小9.49%。由此可见,优化后弹药最大负载降低明显而出筒速度降低幅值较小,故优化效果显著且方案可行。     

双旋弹道修正弹弹体非对称载荷的数值研究

固定鸭舵双旋弹道修正弹的弹体受到鸭舵非对称尾流的影响,其载荷具有非对称特性。为了研究该非对称特性,通过计算流体力学(CFD)仿真和风洞实验的结果对比验证CFD方法的有效性。对0°舵偏、2°舵偏、4°舵偏的双旋弹道修正弹模型在多马赫数、多攻角下进行CFD仿真,并通过绘制鸭舵尾流的流线图和弹体压力系数云图对流场进行定性分析,通过对比弹体截面压力系数和弹体法向力、侧向力系数对弹体受力的非对称性进行定量分析。结果表明： 0°舵偏模型的弹体压力系数呈面对称,2°舵偏模型、4°舵偏模型弹体压力系数呈非对称;在给定马赫数下,3种模型弹体法向力系数随攻角变化的曲线高度重合; 0°舵偏模型的弹体侧向力系数在0附近,2°舵偏模型、4°舵偏 模型的弹体侧向力随攻角近似线性变化,随马赫数先增大、后减小;给定攻角时,4°舵偏模型对应曲线峰值约为2°舵偏模型的2倍。     

座圈晃动对火炮高低机仿真结果的影响研究

在传统的火炮设计及仿真过程中,通常假设部件之间为理想约束,认为座圈等结合部的轻微晃动对整体结构的影响很小,可以忽略。但采用这种方式对某大口径火炮的高低机进行动力学仿真时,发现仿真结果与射击测试结果完全不符。为研究问题原因,改进仿真方法,提高仿真对设计的指导意义,通过分析高速摄像拍摄到的火炮射击过程,依次考虑炮塔变形和座圈晃动的影响,在RecurDyn中进行动力学计算,将炮塔作为FFlex柔性体;再使用ABAQUS计算座圈的变形及晃动情况,并根据该计算结果,在RecurDyn中用弹簧阻尼单元模拟座圈的晃动。计算结果表明,将炮塔考虑为柔性体后,仿真结果仍不与测试结果相符,但考虑座圈的晃动之后,仿真结果与测试结果能够较好吻合,误差可控制在15%以内。根据该仿真结果,对火炮进行改进,射击过程中闭锁平衡机的油腔可有效提高火炮的射击稳定性。