荷载位置变化对高速公路旧水泥路面扩建的力学分析及对策

为最大限度减少车辆荷载位置变化对高速公路旧水泥路面扩建中路面结构受力的不利影响,以某高速公路四车道改八车道扩建工程为研究对象,针对5种不同的路面拼接方式,采用有限元软件建立数值模型,研究荷载位置变化对新旧路面结构的受力情况,并提出相应的处理措施.研究表明:新旧路面拼接时,最不利载荷位置位于旧路水泥混凝土板拼接缝-60 cm~60 cm区域;为了减小拼接处受力,车道划分时尽量避免将重大型车轮迹分布在该区域;新旧路面拼接的薄弱部位可采用现浇无砂大孔砼及增设玻纤格栅进行加强.     

基于ADMAS和Workbench的高空作业臂性能仿真分析

建立作业臂的ADMAS虚拟样机模型,对工作臂进行动力学仿真,得到其动态特性曲线,由仿真结果可知工作臂运行过程较平稳。同时在两种危险工况下进行整机的有限元分析,得到应力分布和应变分布,并根据应力最大位置处的受力曲线,以最大载荷分别对中臂和下臂进行加载,进行静力分析,结果表明最大应力点受最大载荷时仍然满足设计要求。     

挖掘机工作装置虚拟样机的建立与动力学仿真

采用Pro/E软件建立了单斗反铲液压挖掘机工作装置的三维实体模型。将此模型导入ADAMS软件中,建立了挖掘机工作装置的虚拟样机。运用step函数模拟了挖掘机工作装置的一个工作循环,及它在该循环中受到的切向挖掘力、法向挖掘力和物料重力。通过仿真,得到了受力较复杂的3个铰接点所受载荷随时间变化的曲线,为挖掘机机构的设计提供了依据。     

基于ADAMS的装载机八杆机构动力学仿真研究

装载机工作装置的八杆机构力学分析是装载机设计的核心问题。基于ADAMS建立了装载机八杆机构装载工作装置动力学仿真模型,进行机械系统与液压系统模型的耦合仿真,分析了该装载装置的平移性、机构铰接点受力及液压缸长度变化等动力学性能。研究结果表明：动臂和摇臂各铰点受载情况与工作装置外载荷变化一致,分析结果对于研究装载机八杆机构关键构件的动态应力分布提供了有效数据。     

变载荷下Klingelnberg锥齿轮接触迹线规律

基于克林根贝尔格锥齿轮齿面加工原理,建立齿面方程,用拟Newton法在MATLAB中进行齿面方程离散,构建克林根贝尔格锥齿轮的几何模型;基于变载荷接触有限元分析原理,应用Abaqus仿真克林根贝尔格锥齿轮在变载荷情况下的轮齿啮合状态,并研究其接触迹线变化,给出载荷变化与轮齿接触迹线变化之间的关系;根据克林根贝尔格锥齿轮高重合度,提取3对啮合轮齿模型,研究其在轻载、中载、重载下接触迹线变化情况.结果表明:随着载荷的增大接触椭圆的面积逐渐增大,且接触椭圆的形状、倾斜方向、位置也随载荷的增大而发生变化;接触迹线移动方向由水平方向逐渐变为沿对角方向,根据受力后接触面移动规律,可预先将接触区调在小端,这样可提高齿轮的承载能力.     

立井施工吊盘的AN S Y S分析

以山西省吴家峁矿井进风立井井筒为研究对象, 根据井筒内施工设备的布置方案设计吊盘梁格, 主 要研究了立井施工中吊盘的受力及变形情况。运用 AN S Y S软件建立吊盘的三维模型, 施加约束与载荷后, 在 AN S Y S求解器中求解, 采用米塞斯屈服准则, 得到吊盘的等效应力分布和位移变化。通过应力云图和位移变化, 可 了解吊盘的受力状况及变形情况。由抓岩机工作和空载时悬吊点位移的变化计算的结果得知, 吊盘以0. 2 5m的振 幅上下振动。     

面向飞机数字化装配的工艺接头承载分析

针对大飞机数字化装配工艺需求,设计一种工艺接头用于定位器与机身之间的过渡连接.为了保证飞机装配质量,对机身工艺接头的承载能力和机身受力状态进行有限元建模和分析.采用带耦合约束的梁单元模拟螺栓受力,分析机身与螺栓的载荷分布情况.分析结果表明,机身与工艺接头之间的接触应力较小,机身隔框上的最大应力只有螺栓孔区域应力的1/3.各螺栓的受载情况差别较大,且有较大的轴向载荷作用.分析工艺接头的结构特征和设计参数对螺栓载荷分布的影响,总结了一些螺栓载荷分布规律:布置在隔框周向边缘的螺栓径向载荷较大,在加载位置附近的螺栓轴向载荷较大;增加机身连接面板的厚度能够使螺栓的受载均匀化,增加螺栓数量可以减小螺栓的径向载荷,对轴向载荷的影响不显著.     

井筒中钻柱系统非线性螺旋屈曲稳定性分析

针对钻井过程中钻柱工作载荷或钻压超过某一临界值导致钻柱失稳现象,建立了钻柱非线性稳定性问题的分析模型,用数值分析的方法对整个钻柱系统的非线性屈曲过程进行了有限元仿真分析,解释了钻柱的失稳机理以及钻柱自重、钻压、转速、扭矩和井斜角等因素对钻柱屈曲的影响规律,研究了钻柱在井筒中发生屈曲时的位移、受力状况和各种工况下的失稳临界载荷.结果表明,在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,呈非线性变化;临界载荷随扭矩的增大而减小,井斜角较大时临界载荷减小的幅度较小.对钻柱在井筒中的非线性屈曲行为研究和钻具组合设计的优化具有一定的参考价值.     

直齿圆锥齿轮齿向载荷分布及齿间载荷分配

以三维有限元方法对多齿对同时啮合的直齿圆锥齿轮载荷沿齿面接触线的分布进行了分析研究，得出了载荷随啮合位置的变化规律和载荷在同时啮合齿对间的分配规律。     

风波流联合作用下的浅海域隔水导管屈曲仿真

在对隔水导管进行受力分析的基础上,拟合出风、波、流载荷随高度和深度变化的函数关系式。以某浅海油田工程为例,联合风、波、流的共同作用力,采用Workbench模拟导隔水管在最恶劣工况下屈曲响应和应力分布,得出隔水导管的临界失稳载荷与形变特点以及应力分布,指出结构薄弱环节;根据所得固有频率,算得各阶频率所对应的共振转速。       

铣削过程的计算机仿真及试验研究

介绍了铣削过程的理论建模方法和铣削过程稳定性试验分析方法。通过所建理论模型及铣削试验讨论了铣削过程中强迫振动、颤振的产生条件及特点。同时,理论与试验分析表明强迫振动随切削速度的增加而增强,颤振随切削速度变化具有一定的周期性;稳定铣削过程振动能量的分布主要集中在刀齿通过率及其整数倍频率处,发生铣削颤振时振动能量分布主要集中在系统低阶固有频率附近。     

旋转刀盘母面成形的弧齿线圆柱齿轮数学建模

将空间啮合理论用于齿轮的齿面数学方程推导,建立了可用于理论分析的采用旋转刀盘为成形母面的弧齿线圆柱齿轮齿面数学方程.通过观察分析齿轮加工中刀盘与齿胚的运动关系,将弧齿线圆柱齿轮齿面分割为3个主要构成曲面,建立了加工过程中的动态与静态坐标系,依据曲面包络理论建立工作曲面的曲面数学方程,根据坐标转换关系建立了齿底和齿根曲面方程;在此基础上建立齿面方程.输出齿面的点云数据,通过逆向工程拟合取得可用于编辑裁剪的齿轮曲面,再根据曲面之间的关系裁剪曲面,最终生成齿轮3D模型实体.此方法建立了精确的弧齿线圆柱齿轮3D模型,并且与采用模拟加工方法生成的模型一致,为精确地进行有限元分析提供了基础;而由此方法获得的曲面方程可用于对弧齿线圆柱齿轮的理论分析.     

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮传动几何特性分析

根据变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工原理与推导得到的齿面方程,确定方程各相关参数的取值范围。基于得到的齿面方程,依据微分几何,得到变双曲圆弧齿线圆柱齿轮凹、凸面主曲率的计算方法。基于空间啮合原理,计算齿轮副在某一输入角速度下两齿面啮合点处的相对运动速度。根据已得到的齿面曲率、相对运动速度计算方法,推导变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率的计算公式。以某一确定设计参数的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副作为算例,计算其主曲率、诱导法曲率和滑动率,分析其变化趋势;并计算不同设计参数下的滑动率,分析设计参数对其影响,以此作为分析该齿轮副设计及优化的参考。分析结果表明：对变双曲圆弧齿线圆柱齿轮来说,模数越大,齿数比越小,齿线半径越大,则滑动率的变化范围越小,齿轮副在运转过程中的磨损更均匀;就磨损而言,大模数、小齿数比、大齿线半径的齿轮具有更好的性能。建立变双曲圆弧齿线圆柱齿轮副滑动率与磨损之间的量化关系,反映出其正相关关系,为齿轮磨损量的计算提供参考。     

双包络蜗轮蜗杆的现代设计与检测方法(邀请论文)

针对目前齿轮工业中存在的2种不同类型双包络蜗轮蜗杆,即加工时蜗杆轴线与机床转台轴线正交型和不正交型,为研发双包络蜗轮蜗杆,将这2种不同的类型统一在一个计算机程序中,包含了现代齿轮设计中根切线与接触线包络界线、相对曲率、瞬时接触线与接触带、啮合角、相对滑动、齿面接触分析(tooth contact analysis,TCA)、齿面测量、单-双线接触区及其重合系数分析等最新技术,以及蜗杆螺旋齿面在三坐标测量机(coordinate measuring machine,CMM)上的测量方法,通过2个算例设计分析了2种不同双包络蜗轮蜗杆,展示了齿轮设计的现代方法.     

考虑多体承载啮合斜齿行星齿轮动载特性分析

斜齿行星传动在高速重载场合中应用越来越广泛,其动载特性研究对减振降噪具有重要意义。正确地描述行星齿轮系统的啮合刚度和啮合误差是进行动力学分析的前提,为此,紧密结合齿轮几何分析与力学分析,提出行星齿轮承载接触分析技术,获得各齿轮副的耦合时变啮合刚度,并计算其啮合冲击力,为行星齿轮动力学深入分析奠定基础;其次,应用集中参数法建立考虑齿轮副安装误差、刚度激励及啮合冲击激励的斜齿行星传动啮合型弯-扭-轴动力学模型,采用数值法求解系统的动载特性。表明：考虑啮合冲击激励时,随转速的增加动载荷增加更为明显;共振转速附近,啮合冲击对动态啮合力的影响较小;安装误差特别是中心距误差是引起各齿轮副啮合刚度不同的主要原因,其进一步导致了系统的共振转速变多;行星轮浮动可以明显降低共振转速处的动载荷,由于各外（内）齿轮副刚度的不同,随转速的增加行星轮浮动使得部分齿轮副的动态啮合力明显降低。     

面齿轮啮合过程中齿面温度仿真

齿面温度及其变化是计算轮齿变形和判断齿轮是否胶合的主要依据。根据面齿轮传动以及传热学的基本原理,通过对面齿轮啮合接触区进行分析,运用表面温度法,介绍了面齿轮点接触区润滑数学模型、油膜厚度方程和油膜能量方程,建立了面齿轮传动的齿面瞬时接触温度的计算方程。研究了啮合齿面间的接触应力、齿面相对滑动速度以及齿面间的摩擦系数等相关参数的计算。对面齿轮传动的啮合过程中不同啮合位置时,齿面温升进行有限元分析,研究面齿轮齿面温度的分布规律,为面齿轮的设计提供有效的理论依据。     

高阶传动误差函数的面齿轮传动设计新方法

为了提高面齿轮传动的动态性能和降低啮合对安装误差的敏感性,提出具有高阶传动误差函数的面齿轮齿面设计方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的四阶传动误差函数的数学模型,考虑刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差,推导了面齿轮数控加工过程中具有四阶传动误差函数的齿面方程．利用盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形,发展圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面．建立面齿轮副轮齿接触分析条件,对具有四阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的渐开线圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合分析．研究结果表明,设计传动误差幅值为10″,在对准安装和轴夹角误差为0．02。的条件下,齿轮副输出的高阶传动误差幅值为0″,其他形位参数与预置的参数完全一致;齿面接触区域对安装误差不敏感,接触迹线始终稳定在齿轮半径的172mm附近。     

一种加载轮齿接触分析的通用模式

研究了齿轮动力传动过程中轮齿啮合状态的数值仿真方法－加载轮齿接触分析。通过分析齿轮传动的一般过程及其加载啮合条件，建立了一种适用于各类点接触齿轮、线接触齿轮的轮齿啮合状态分析的通用模式。由此可以求出齿轮动力传动过程中任一时刻参与啮合的轮齿数、齿面接触区的位置形状及接触压力分布、齿轮传动误差、轮齿载荷分配等。     

剃齿加工齿形误差的研究

剃齿是齿轮高效的精加工方法,但剃齿加工中存在的齿形误差一直是研究的热点问题.通过分析剃齿加工过程的动力学特性,阐述了剃齿加工齿形误差产生和传递的成因,提出了剃齿加工的齿形精度是受剃齿啮合时的接触点数、剃前齿形误差传递、剃前齿形误差复映等多种因素所影响的,探讨分析了消除和减少齿形误差的工艺方法,对进一步分析剃齿齿形误差、剃齿刀修形和研究分析剃齿工艺、提高齿轮加工质量具有一定的指导作用.     

斜齿行星传动参数化有限元建模方法

针对斜齿行星传动中啮合副多、啮合关系复杂的特点,提出1种基于ANSYSAPDL的斜齿行星传动参数化有限元建模方法。根据斜齿轮齿面生成原理,推导出渐开线斜齿轮工作齿廓和过渡曲线的方程。在此基础上,采用"分层切片"方法对斜齿轮齿形进行离散处理,生成能精确表征斜齿轮三维齿形的节点。针对生成的单个轮齿的节点组集提出节点坐标控制策略,采用八节点六面体单元对轮齿进行精细化网格划分。以单个轮齿的有限元模型为基础,采用阵列方法生成完整齿轮的有限元模型,进一步结合齿轮啮合几何关系,构建斜齿行星轮系的三维有限元模型。该方法在舰船后传动系统行星传动装置啮合特性分析中的应用表明,所建斜齿行星传动参数化有限元模型具有通用性强、移植性好、单元划分规整、网格易于调整等优点,可作为后续接触分析、模态分析和动力学分析的基础模型。