考虑橡胶非线性的弹性车轮刚度计算方法及参数优化

弹性车轮刚度是车轮设计中的关键参数,其刚度大小直接影响车辆的运行安全性。为了解弹性车轮刚度特性,基于橡胶材料的Mooney-Rivlin模型,考虑橡胶元件的超弹性以及橡胶与金属元件的接触属性,建立了压剪复合型弹性车轮有限元模型,探究压装对弹性车轮刚度计算的影响,并通过改变V字型橡胶元件的结构参数和摩擦系数,研究弹性车轮刚度的变化规律,仿真结果显示：在对弹性车轮刚度进行仿真计算时,不可省略车轮的压装过程,否则会使刚度仿真数值严重失真;橡胶元件的结构参数和摩擦系数会对弹性车轮刚度产生较大影响,其中径向刚度对参数的变化更为敏感,橡胶厚度增加,车轮的径向和轴向刚度随之降低;橡胶角度增加,车轮的径向刚度增加,轴向刚度减小;摩擦系数增加,车轮的径向和轴向刚度均随之增加。     

下横臂橡胶衬套刚度对车轮定位参数影响分析

根据某车型硬点参数,建立前双横臂独立悬架模型。然后,运用多体动力学和悬架系统运动学理论,在车轮跳动、车轮转向、制动力和驱动力工况下,分析并讨论下横臂前、后两个橡胶衬套的轴向刚度、扭转刚度和径向刚度对车轮定位参数的影响。其结论为下横臂前、后橡胶衬套的轴向刚度和扭转刚度对车轮定位参数影响不大,但是径向刚度对车轮定位参数影响较大。     

新型径向槽结构静压气体轴承静态特性研究

设计一种新型径向槽结构静压气体轴承,其周向和径向截面分别呈椭圆弧形和扇形。建立该径向槽结构静压气体轴承CFD模型,分析径向槽结构参数如深度、半径、数目、角度和试验参数供气压力,对静压气体轴承承载能力和刚度的影响。研究结果表明:静压气体轴承承载能力随槽结构深度、数目、角度和供气压力增加逐渐增大,随槽结构半径增加先增大后减小;槽结构数目和供气压力对其承载能力影响尤为显著;静压气体轴承径向槽结构参数和供气压力影响其刚度及最佳刚度对应的气膜厚度,其中槽结构半径、数目和供气压力对刚度值影响显著,槽结构角度和半径对最佳刚度对应的气膜厚度影响显著。由此可见,径向槽结构参数显著影响静压气体轴承的承载能力和刚度。     

两端弹性约束时点焊箱型薄壁构件的翘曲扭转特性研究

主要研究了在两端受到弹性约束时,点焊双帽箱型横截面薄壁构件的扭转特性,并得到一些有用的结论:当对杆端的翘曲进行约束时,剪力主要会通过构件中部的焊点来承受;扭转刚度比会随着焊点间距的增加而增加;扭转刚度与截面形状(有焊点边长与无焊点边长的尺寸比b/a)有关,具有焊点的边长大于没有焊点的边长的构件时,其扭转刚度较大。另外,刚度比与弹性翘曲约束系数具有一定的关系,弹性约束系数越大,其刚度比也越大。在对实际点焊薄壁结构进行设计时,圣维南扭转刚度和翘曲扭转刚度是点焊薄壁构件的两个重要指标,对它的研究会对此类构件的设计和利用打下理论基础。     

基于序列二次规划算法的机械弹性车轮的结构优化

在保证结构与实际车轮模型结构相同的条件下,建立机械弹性车轮的有限元模型,实现了车轮受力时的结构协调性和弹簧的回位功能。利用ANSYS软件对车轮进行了有限元分析,得出车轮的径向刚度。根据结构优化问题的特点,以轮辐的每段长度作为设计变量,轮胎径向刚度为优化目标,利用序列二次规划(SQP)算法,对车轮结构进行优化设计。结果表明:基于SQP算法的机械弹性车轮的结构优化,在允许范围内有效的增大了车轮的径向刚度。     

减震器下衬套刚度对后多连杆独立悬架性能影响分析

根据某车型硬点参数,建立后多连杆独立悬架模型.运用多体动力学和悬架系统运动学理论,在车轮跳动和制动力两种工况下,分析并讨论减震器下橡胶衬套的轴向刚度、扭转刚度和径向刚度变化对车轮定位参数及悬架性能的影响.分析可知:减震器下橡胶衬套的轴向和径向刚度对车轮定位参数及悬架影响不大,但是扭转刚度对车轮定位参数和悬架性能影响较大.     

新型机械弹性车轮包容特性的力学研究

利用有限元分析和试验测试方法对新型机械弹性车轮的包容特性进行了力学研究。通过平面及障碍物作用下车轮垂向力学特性的分析,揭示了障碍物截面形状对车轮垂向力学响应的影响规律,并验证了所建模型的可靠性。基于车轮非线性有限元模型和台架试验,分析了车轮在三种不同截面障碍物作用下的低速稳态包容特性,并研究了车轮通过障碍物后的垂向和纵向动态力学响应的变化规律,及负荷和障碍物截面形状对包容特性的影响。结果表明:车轮垂向力响应随负荷的增加由抛物线形过渡到马鞍形,车轮纵向力响应随负荷的增加而增大,其变化曲线类似为正弦形状;且车轮垂向力和纵向力响应随障碍物高度的增加而增大;其响应峰值相对较低、变化较平缓,在一定载荷条件下,车轮表现出典型的包容特性。     

基于数值计算的偏心率与半径间隙对水润滑轴承性能的影响

采用Fortran编程语言,建立了水润滑径向轴承的数值模型。计算了半径间隙为0.8～1.3 mm之间、偏心率为0.2～0.9之间的各重要轴承性能参数。计算结果表明,随着半径间隙的增大,水膜压力在Y=0截面与θ=180°截面上均会降低,水膜厚度在两个截面上均会增大,但在周向方向最小膜厚处差异很小,在轴向方向无变化。同时,随着偏心率的增大与半径间隙的减小,最大水膜压力与承载力会增大,而最小水膜厚度与摩擦因数会减小。     

放射状楔形槽气浮支承静态性能分析

为提升小孔节流气浮支承的静态性能,设计一种放射状楔形槽气浮支承,该楔形槽呈放射状,其周向截面、径向截面和轴向截面分别为扇形、矩形和梯形。建立放射状楔形槽气浮支承的CFD模型,分析楔形槽结构参数对气浮支承静态性能的影响规律。结果表明：采用放射状楔形槽能够改善气浮支承的气膜压力分布,并提升其承载力和刚度;气浮支承承载力随楔形槽放射角度、入口高度和楔形角的增加逐渐增大,随楔形槽半径增加先升高后降低;气浮支承刚度随楔形槽放射半径、角度、入口高度和楔形角的增加逐渐提高。实验结果与预测结果吻合较好,验证了模型的可行性和准确性。     

弹性支承输流管道的动力学特性

研究两端弹性支承输流管道横向振动的动力学特性。根据梁模型横向弯曲振动模态函数,由两端弹性支承的边界条件得到其模态函数的一般表达式。根据特征方程具体分析弹性支承刚度、质量比、流体压力和流速、管截面轴向力等主要参数对管道固有特性及失稳临界流速的影响。数值计算结果表明,管道固有频率随弹性支承刚度、管截面轴向拉力的增加而增大,随流体流速、流体压强和管截面轴向压力的增加而下降;静态失稳临界流速则随弹性支承刚度、流体压强、管截面轴向压力的增加而下降,随管截面轴向拉力的增加而上升。     

双向均压槽节流静压气体轴承静态特性分析

为进一步优化径向静压气体轴承的静态性能,提出在传统小孔节流的基础上配合开设轴向和周向均压槽的复合节流式静压气体径向轴承。利用Fluent软件对比分析传统孔式节流与不同形式复合节流静压气体轴承的静态特〖JP2〗性,探究均压槽截面形状及供气压力对轴承静态特性的影响规律;利用正交试验探究节流器各结构参数对承载特性的影响。结果表明：复合节流式静压气体轴承在一定程度上提升了轴承的静态性能,其中均压槽以“口”字形布置以及截面形状为矩形时效果最优;供气压力的增大也可提升轴承静态特性;节流孔直径和均压槽深度对轴承静态特性的影响要大于节流孔深度和均压槽宽度,节流孔直径以及均压槽深度的增大均使得承载力与刚度呈现出先增大后减小的趋势。     

微孔阵列式空气静压径向轴承特性研究及结构优化

采用CFD软件Ansys flotran对不同结构参数的微孔阵列式空气静压径向轴承进行全参数三维实体建模,分析微孔阵列式节流器的微孔个数、节流器微孔直径、平均半径间隙以及节流器轴向位置对空气静压径向轴承静态特性的影响。结果表明：在一定范围内,增加节流器微孔个数能显著提高轴承承载力和刚度;当平均半径间隙一定时,减小节流微孔直径可以提高轴承承载力和刚度;存在最佳的平均半径间隙使得轴承的承载力最大,轴承刚度则随平均半径间隙的减小而增大;存在最佳的节流器轴向位置使得轴承承载力和刚度最大。利用上述结论可实现微孔阵列式径向轴承的结构参数优化。     

橡胶衬套刚度对悬架弹性运动影响的研究

通过ADAMS/CAR建立一麦弗逊前悬架刚弹耦合模型,运用ADAMS/insight对悬架橡胶衬套刚度进行了灵敏度分析。选取对车轮定位参数影响较大的衬套刚度作为设计变量,以车轮外倾角、前束角、主销内倾角、主销后倾角的变动量最小为目标函数,应用试验设计和多目标优化方法来改进车轮定位参数。研究结果表明,改变下控制臂轴上的前衬套轴向刚度、扭转刚度,后衬套径向刚度、轴向刚度、扭转刚度能有效改进悬架的运动学特性。经过优化设计后,悬架性能较原方案明显改善。     

多层焊接金属波纹管刚度实验与数值计算对比分析

以机械密封用S型焊接金属波纹管为研究对象,首先通过建立S型波纹管的非对称截面有限元模型,对单双层波纹管在其弹性范围内分别进行了轴向刚度、扭转刚度的数值分析和EJMA标准法计算;其次,通过设计专用夹具测出了单双层波纹管的轴向及扭转刚度值,并将计算结果与试验值进行了对比和分析,从而得到了S型单双层波纹管轴向及扭转刚度的合理的计算方法,为波纹管的结构分析和稳定性提供了理论依据。     

具有横向裂纹转轴耦合刚度的数值模拟和实验研究

采用有限元和实验分析研究轴向、剪切、弯曲及扭转载荷耦合作用下,含裂纹转轴刚度随各种影响因素的变化规律.采用Dimarogonas法推导6×6维裂纹转轴有限元刚度矩阵.确定网格划分方案,同时考虑d/l、a/R以及加载点与裂纹的位置关系.模拟计算结果表明,随着裂纹深度的增大,ξ向无量纲刚度的变化最快;裂纹深度在3 mm～4 mm时,ξ向、η向的弯曲无量纲刚度差有峰值.随着裂纹细长比的增大,弯曲和轴向的耦合刚度降低.随着裂纹深度比增大,弯曲和轴向的耦合刚度增大.结果与实验结果比较表明,文中方法是正确有效的,且接近实验结果.     

一种考虑润滑效应的角接触球轴承接触刚度计算方法

建立了润滑工况下的高速角接触球轴承动力学模型,在滚珠与内/外圈的接触变形和接触刚度计算中,考虑高速转动中润滑油卷吸作用和挤压效应的影响,通过接触角和接触刚度的耦合迭代,得到考虑润滑效应的高速角接触球轴承轴向及径向刚度计算方法.结果表明,考虑润滑效应后,滚珠与内/外圈的接触角减小,轴承轴向/径向刚度增大;轴向载荷增加使轴向/径向刚度增大,且轴向载荷愈低,滑油作用愈明显;径向载荷增加使轴向刚度增大,径向刚度减小;滚珠数增加使轴向/径向刚度增大,且滑油作用更明显;相较4019型,4106型润滑油使轴承轴向/径向刚度增大;陶瓷滚珠轴承轴向/径向刚度比钢滚珠轴承大,且与转速呈近似线性关系.     

角接触球轴承静态刚度试验

角接触球轴承在径向、轴向以及力矩方向联合载荷作用下,内外圈将产生径向、轴向相对位移及相对倾角。这种弹性相对位移量的大小关系到轴承的使用性能。为了得到角接触球轴承静刚度,提出了角接触球轴承静刚度的测试方法。设计了测量装置,获取施加不同载荷作用下角接触球轴承的静刚度。分析结果表明:随着轴向载荷或径向载荷的增大,轴向变形或径向变形基本上呈现线性增长,轴向刚度和径向刚度呈现非线性增长;随着轴承尺寸的增大,轴承的静态刚度也增大。     

带轴向微通槽静压气体轴承承载特性研究

以开设轴向微通槽的径向静压气体轴承为研究对象,通过Fluent软件对轴承的承载力和刚度进行仿真分析;针对矩形、三角形和椭圆形3种截面微通槽,分析气膜厚度对轴承的承载力和刚度的影响,得出微通槽的最佳截面形状设置;针对最佳截面形状的微通槽,分析不同槽宽和槽深对承载力的影响。研究发现:轴向微通槽可以明显提高径向静压气体轴承的承载力和刚度,偏心率越大,提升效果越明显;气膜厚度较小时,矩形微通槽气体轴承的承载能力和刚度最佳,且气膜厚度越小,微通槽形状的影响越大;气膜厚度较大时,3种微通槽轴承的承载力及刚度相近;承载力随微通槽槽宽和槽深的增大而先升高后趋于稳定。     

热和离心位移对球轴承刚度影响的数值分析

针对高速角接触球轴承刚度影响因素多、精确预测困难的特点,基于拟静力学模型考虑了离心力、陀螺力矩、轴承套圈热变形和内套圈离心膨胀等多种因素影响,计算了轴承动态刚度,分析了工况和结构参数对轴承动态刚度的影响。分析结果表明:热和离心效应使轴承轴向刚减小,径向刚度增加,对轴承动刚度影响不容忽视;轴向和径向刚度随轴向载荷增加而增大,随径向载荷增加而减小;不考虑热和离心效应时轴向刚度随内沟曲率系数增加而明显减小,考虑热和离心效应时轴向刚度略有增加;轴向和径向刚度随外沟曲率系数增加而减小;转速和球径对轴承刚度影响较复杂,是转速和球径综合作用结果。     

关节叠片联轴器叠片刚度的计算

为研究叠片联轴器挠性元件的刚度性能,利用材料力学和微积分的相关知识推导出叠片的扭转刚度和轴向刚度计算公式。通过简化模型,分析叠片在运转过程中的变形最大和最小两个特殊位置,由这两个位置的刚度计算公式相同可以得到叠片的径向刚度不随叠片的位置变化,并推导出关节联轴器叠片的径向刚度计算公式。根据所推导出的刚度公式,利用Matlab软件编程计算出扭转、轴向和径向刚度值。研究表明,有关节轴承与无关节轴承的叠片联轴器的轴向刚度相同而径向刚度相差较大,由此可见,关节叠片联轴器补偿径向误差的能力更强。