行星滚柱丝杠副弹塑性接触分析

针对行星滚柱丝杠副弹塑性接触问题,以赫兹接触理论及弹塑性力学为基础,建立了丝杠与滚柱单对接触模型,得出一种判断行星滚柱丝杠副是否进入屈服状态的方法。其次,基于有限元法建立其弹塑性接触的数值模型,分析了载荷与行星滚柱丝杠副弹塑性接触变形的关系。进一步的计算表明,滚柱先于丝杠屈服,且在塑性变形量较小的载荷范围内,运用赫兹公式计算接触应力仍然可行。通过对行星滚柱丝杠副的弹塑性接触分析,得出其额定静载荷对应的塑性变形量,对未来行星滚柱丝杠副的设计提供了理论依据。     

新的粗糙表面弹塑性接触模型

提出一种新型的粗糙表面弹塑性微观接触模型.该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化皆是连续和光滑的假设.研究单个微凸体在载荷逐渐增加时的变形规律,并重点推出弹塑性变形区间的接触方程.在此基础上应用概率统计理论导出了粗糙表面的接触载荷、平均分离和实际接触面积之间的数学关系式.在不同的塑性指数和载荷条件下,该模型与GW弹性模型和CEB弹塑性模型就实际接触面积和法向距离的预测结果进行了对比.结果表明,在同样塑性指数和载荷条件下比GW模型预测的实际接触面积大但法向距离小,且两者的差距随塑性指数和载荷的增加而增大.因此该模型的预测结果更加符合人们的试验观察和直觉,能够更加科学和合理地描述两个粗糙表面的微观和宏观接触状态.     

球与平面弹塑性接触的计算分析

针对大载荷条件下球与平面接触时存在的塑性变形,以弹性接触理论和弹塑性力学为基础,采用"有限应力分布"假设建立了球与平面弹塑性接触时接触载荷的解析关系式,但是该式中与接触变形和接触半径有关的函数k及接触半径无法直接得到,因而采用有限元分析方法对其进行求解,最终获得了球与平面弹塑性接触时接触载荷与接触变形间的计算关系式。     

立方星星箭分离电磁解锁机构

为实现"翱翔之星"立方星发射力学环境下可靠的锁定以及在轨低冲击快响应的解锁分离,提出了一种断电时弹簧锁定与加电时电磁铁吸合解锁的非火工解锁机构。首先,根据系统要求介绍了电磁解锁机构的工作原理,并建立了机-电-磁耦合动力学模型,分析解锁机构的动力学响应特性;其次,以地面测试试验结果为依据,进行电磁参数的多约束多目标设计与优化,并将优化出的参数在SIMULINK环境下进行仿真验证;再次,对电磁解锁机构样机进行功能测试,实测数值与仿真结果基本一致:额定电压28V下样机的解锁时间为41.2ms,解锁电流为2.2A,能耗为2.5J;最后,开展了力学环境和热真空环境地面试验以及±5V电压拉偏测试,结果表明电磁解锁机构能够可靠锁定与解锁。本文设计的电磁解锁机构经过飞行验证成功应用于"翱翔之星"立方星的在轨解锁与分离,可为后续立方星星箭分离解锁机构的标准化设计提供参考。     

压电陶瓷驱动的解锁分离机构研究

为了满足空间载荷在发射阶段恶劣的动力学特性要求,同时具有良好的低冲击响应特性,设计了一种压电陶瓷驱动的解锁分离机构,以压电陶瓷在高频电流下输出的交变载荷作为驱动力,利用预应力螺栓在交变载荷下的加速疲劳断裂为原理,从而实现该解锁分离机构的可靠解锁分离;然后建立该解锁分离机构的接触有限元模型,静力学分析表明,结构的刚度好,三个方向的一阶模态都大于100Hz,轴向拉伸载荷分析表明,结构的最大应力远小于材料的屈服强度极限,其安全裕度较高;最后完成了结构的力学试验验证,试验表明,该解锁分离机构的的一阶模态与分析结果吻合性好,振动前后的一阶模态的漂移小于3%,能够满足发射段的力学特性要求;压电陶瓷和火工品两种工况下的分离冲击特性表明,基于压电陶瓷驱动的解锁分离机构在分离过程中的冲击响应(338g)相对于火工品驱动的解锁分离机构冲击响应(4867g)大大降低。     

基于分形几何与接触力学理论的结合面法向接触刚度计算模型

基于分形几何理论和接触力学理论,用分形理论表征粗糙表面微凸体参数,考虑微凸体由弹性变形向弹塑性变形以至最终向完全塑性变形转化的过程,建立各变形阶段微凸体的接触刚度模型。在此基础上,提出机械结合面法向接触刚度计算模型,该模型揭示了在不同的塑性指数下,结合面法向接触载荷与法向接触刚度之间的关系。结果表明,在塑性指数较小时,微凸体的变形以弹性为主,法向接触载荷与接触刚度之间表现为近似线性关系;随着塑性指数的增加,微凸体变形主要以塑性为主,法向接触载荷与接触刚度之间表现为较强非线性关系。对已有的铣削加工和磨削加工情况下的结合面法向接触刚度试验结果,利用该模型进行数值计算、仿真和分析。结果表明:提出的模型更与试验曲线吻合。     

计及弹塑性及硬度随表面深度变化的结合部单次加载模型

基于分形几何学理论和传统统计接触力学理论的无缝连接,考虑微凸体由弹性变形向弹塑性变形以致最终向塑性流动转化的过程,架构结合部单次加载模型。在此基础上,应用带一个随机相位的Weierstrass-Mandelbrot函数构建粗糙表面的微观几何学形貌。数值仿真曲线图显示,法向总接触载荷随着实际接触面积的增加而微凸弧式增加,在相同实际接触面积下,法向总接触载荷随着分形粗糙度的加大而变大;实际弹塑性接触面积占实际接触面积的百分率随着实际接触面积的增加而凹弧式减小;法向弹塑性接触载荷占法向总接触载荷的比例随着实际接触面积的增加而凹弧式减小,随着分形粗糙度的减小而变小;法向总接触载荷随着分形维数的加大经历首先增加然后减小,随后再增加最后再减小的2次循环过程;随着分形维数的增加,法向弹塑性接触载荷占法向总接触载荷的百分比先减小后增加;实际弹塑性接触面积占实际接触面积的比值随着分形维数的变大先减小后增加;忽略弹塑性变形的CEB模型会导致预测的法向接触力大于弹塑性模型,CEB模型法向接触力与弹塑性模型的相对误差为4.798%~56.58%。结合部单次加载模型可为粗糙表面弹塑性接触的精确求解提供一定的理论基础。     

考虑氧化作用的CMP接触去除模型分析

针对目前大多数化学机械抛光(CMP)材料去除模型没有考虑到氧化薄膜作用的现象,提出一种考虑氧化后的芯片与磨粒之间的接触模型,该模型的建立基于接触力学理论和接触微凸体由弹性变形向弹塑性变形及最终向完全塑性变形的转化过程,并将该模型与传统的塑性去除模型进行了对比分析。结果表明:低压CMP精抛过程中,磨粒在外载荷的作用与氧化后的芯片表面发生接触去除,且随着工作载荷的增大,芯片表面的压痕深度、卸载回弹量、最大应力和材料去除量也随之增大;当载荷为1200-4250n N时,芯片弹塑性接触去除率小于传统理想塑性接触去除率;当载荷约为1650n N时,相对误差达到最大值28%。因此,氧化后的芯片与磨粒并非简单的塑性去除,考虑氧化后的芯片去除将更有利于后续精确地统计实际CMP去除率,为进一步优化CMP工艺提供一定的理论基础。     

结合面静摩擦因数尺度关联三维分形模型

针对现有结合面静摩擦因数分形模型的静摩擦因数随结合面法向接触载荷增大而增大,与试验研究结论及统计模型不一致的问题,基于尺度等级定义微凸体的大小,严格区分微凸体高度与变形,构建各尺度等级微凸体的法向接触载荷与接触面积之间关系及其发生弹性和弹塑性第一变形时所能承受的最大切向载荷即最大静摩擦力计算模型,进而建立结合面法向接触载荷与最大静摩擦力计算模型,在此基础上,依据结合面静摩擦因数定义,提出与微凸体尺度等级关联的考虑微凸体完全弹性、弹塑性和完全塑性三种变形机制的结合面静摩擦因数三维分形模型,数值仿真分析了结合面静摩擦因数与法向接触载荷和分形维数D等的关系,结果表明结合面静摩擦因数随着结合面法向接触载荷的增大而减小,随着分形维数的增大而增大,并试验实例验证了所建模型的正确性,解决了现有结合面静摩擦因数分形模型与统计模型和试验结果之间的不一致性.     

某型光电设备锁定机构设计与分析

使用三维设计软件Solid Edge完成了光电设备锁定机构的数字化设计,并完成了运动仿真,检查了锁定与解锁的状态,之后利用Solid Edge/MSC.Dynamic Designer Motion虚拟样机完成了锁紧力分析,确定了锁定机构的锁定可靠性。     

产品的机械系统仿真设计

论述了机械系统仿真设计这种新兴的现代设计方法。掌握该方法可以提高设计者的设计水平,增强企业的新产品开发能力,提升企业的市场竞争力。     

机械连接结构中紧固件附近的力学性能

在经典弹性力学和弹簧模型方法的基础之上,采用ANSYS三维有限元方法,对单排多钉连接结构的钉载分配、孔边危险点的应力情况进行了分析,研究了影响钉载分配关系与孔边应力分布情况的主要因素,包括板厚、材料性能、构件尺寸及连接工艺等,重点探讨了板厚、材料刚度对孔边应力集中的影响。     

高职机械类专业《机械制图》课程改革思路探析

打破原有的《机械制图》教学模式,采用项目引导教学法,同时把制造过程和标准意识引入到教学过程中,通过CAD/CAM一体化软件进行教学,取得了良好的效果。     

机械类专业制图课程体系改革探索

通过分析目前制图课程环节设置现状,针对社会需求,对制图课程体系进行进一步完善探索,并分析了影响图学教学效果的一些因素,提出了相应的改进措施,且在专业的教学试点中效果已显现,仅此供工学教育者参考.     

机械CAD与机械制图相结合在机械制造中的应用研究

现阶段,在我国科学技术水平不断提高的背景下,各种先进的技术在机械设计和制造领域中得到了有效应用。特别是机械CAD和机械制图技术之间的有效融合,能够在强化机械产品设计效果的同时,对机械制造流程进行优化,从而进一步促进我国机械制造事业在社会中的快速发展。     

机械自动化在机械制造中的应用探讨

现在的国家经济发展水平也正在显著的提升,在各行业的发展经营中都是有很多的更高的要求。在机械设计制造行业中也是需要在机械的零件上提高要求,让机械在运转中能够拥有更加良好的效果,在制造中的精度要得到保障,所以在机械制作中的自动化技术就需要进行加强,自动化技术的应用在机械制作中是十分重要的,能够在制作方式上更加科学合理,保障一些产品最后的制作效率。因此,文章也针对自动化技术在机械设计制造中的应用进行了分析探讨。     

面向未来的机械制造及机械传动技术

传统的机械制造及机械传动技术已不适应现代制造的发展 ,本文综述了现代制造技术的特征、传动技术中的两大传动元件—齿轮和轴承的技术革新与进展 ,对相关工程技术人员掌握其发展动向有一定的参考价值。     

Mechanical ranking of steels

A new principle is proposed for ranking the mechanical properties of steels. The new approach is widely applicable in manufacturing.     

江南大学机械工程学院

江南大学座落于太湖之滨的江南名城-江苏省无锡市,为教育部直属、国家211工程重点建设高校,是我国轻工领域最著名的高等学府之一。江南大学机械工程学院的前身为1955年建立的南京工学院食品机械专业。1958年该专业整体搬迁至无锡成立无锡轻工业学院机械工程系。2000年成立无锡轻工业大学机械工程学院。2001年无锡轻工大学机械工程学院、原江南