电磁平衡头齿盘齿形参数对自锁力矩的影响研究

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,通过大量仿真分析的方法,得出了磁盘参数对自锁力矩的影响规律.首先,根据磁路自锁原理,针对特定结构,将自锁磁路简化为由磁盘、永磁体和支撑环3个零件构成的结构并建立了三维模型;其次,借助有限元分析的方法,通过改变单一变量,分别计算了齿盘上不同齿数、齿长、齿边距、齿张角对自锁力矩峰值的影响;最...     

机床轻量化设计结构与性能研究——卧式车床支承件结构特征与静态特性分析

针对机床轻量化设计的关键问题——结构与性能关系进行了研究。以卧式车床支承件为研究对象,对其支承件结合面形式、几何结构类型及结构特征进行了分析;并基于对切削加工工况、载荷和约束特点的分析,应用有限元方法对各支承件的静态特性进行了研究;总结了支承件几何结构类型与支承件静态特性的相应关系。通过研究支承件的结构与静态特性,得出卧式车床中梁、板和箱体三类支承件的变形主要为整体的弯曲、倾覆和扭转以及导轨的局部弯曲和扭转变形。研究结果为卧式车床支承件的结构设计和优化提供了一定的参考依据。     

基于P-MASE模型与当堂对分的研究性教学模式

“机械设计基础”课程作为高等院校近机类、非机类各个专业的主干技术基础课之一,在人才培养中具有举足轻重的地位。为将研究性教学理念融入“机械设计基础”课程的课堂教学中,并提高课堂教学效果,让学生在课堂上“活动”起来,提出了基于P-MASE模型与当堂对分的研究性教学模式,并从教学目标、教学内容、教学活动和教学评价四个维度对该教学模式的实施路径进行了探索。首先,基于研究性教学理念,落实立德树人根本任务,构建含知识、能力和素养的三维教学目标;然后,根据教学目标和学情分析,不仅增加研究性学习项目,还把学科前沿、最新研究成果和实践经验,以及课程思政内容融入到教学内容中;接着,构建涵盖课前、课中和课后的全阶段教学活动,并重点在课中融合了P-MASE模型与当堂对分教学环节;最后,建立了可对学生进行全方位、全过程、全员考核的多元评价方法。以“机械设计基础”的“平面机构的自由度计算”为例,详细论述了该研究性教学模式的具体实施过程。研究发现该教学模式能够培养学生的评判性思维,提高学生的科研创新精神和实践能力。     

基于数字仿真的折弯机挠度补偿性能预测优化

通过对液压板料折弯机的结构分析,构建折弯机数字仿真性能预测模型,并将性能预测结果与试验实测值进行比对,关键部位预测精度达到96%以上。提出以上、下模位移差曲线的直线度作为折弯角度一致性的评价指标,开展液压挠度补偿力优化,基于折弯机数字仿真模型开展挠度补偿性能预测,对比不同液压挠度补偿力作用下的折弯机性能,发现当液压挠度补偿力为折弯压力的7/12时位移差曲线的直线度最高,直线度误差最大降低约40.9%;同步开展折弯试验,试验中当液压挠度补偿力设置为折弯压力的7/12时折弯角度一致性达到最小值,折弯角度一致性误差最大降低约55.5%,试验结果与预测结果保持一致。     

机床轻量化结构单元特征研究与静态性能分析

研究10类典型机床结构特征,提出了机床轻量化结构单元的概念.将支承件结构内部单元分为箱体类单元、壁板类单元、加强筋类单元以及工艺类单元4大类.对各类单元进行结构特征分析,归纳出4类单元类型型谱,并分别对铸造单元和焊接单元工艺特征进行描述.以含有壁板类单元的某立式加工中心立柱为研究对象,运用有限元分析法对其不同单元的参数化模型进行静态性能分析,结果发现内部结构为井字形单元的立柱静态性能最好.单元特征研究及其对支承件静态性能分析成果为支承件轻量化设计和优化设计奠定了基础.     

机床轻量化设计基本单元物理性能与数据库的研究

探讨机床轻量化单元设计技术,研究壁板类单元的结构性能,构建机床轻量化设计基本单元数据库,为机床支承件轻量化设计提供科学依据.通过研究实际工程应用中机床支承件的内部结构特征,提出机床轻量化壁板类单元概念,抽象出7种壁板类基本单元,建立壁板类基本单元型谱.基于AN-SYS有限元分析方法,建立7种壁板类基本单元的参数化物理模型.在基本单元尺度参数和质量相同情况下,分别研究了7种壁板类基本单元的静动态性能.得到各种基本单元的拉、压、弯、扭静态性能,以及动态基频分布规律,为机床轻量化数据库提供数据来源.     

电磁平衡头自锁力矩有限元分析及试验研究

针对电磁主动平衡头自锁力矩问题,在特定结构下,通过对磁路进行工艺简化,建立了自锁磁路三维模型.采用ANSOFT MAXWELL计算了磁路气隙长度从0.1 mm到0.5 mm自锁力矩峰值;根据自锁原理搭建了试验平台,基于LabVIEW软硬件平台进行了自锁力矩峰值测试试验,通过改变气隙调节垫片数量测得了同等自锁力矩峰值.研...     

液体动静压轴承油膜的压力场和温度场分析

针对深浅腔液体动静压轴承的承载特性等问题,对液体动静压轴承的油膜压力场和温度场进行了仿真分析。以超高速磨削电主轴系统中常用的深浅腔液体动静压轴承为研究对象,建立了液体动静压轴承油膜的三维有限元模型,对油膜进行了网格划分,并对划分后的网格进行了质量评定;采用动网格技术实现了对油膜偏心率的变更,在不同主轴转速、偏心率的工作条件下,计算了深浅腔动静压轴承油膜压力和温度的分布情况,分析了其油膜压力分布和温度分布的变化规律;研究了转速、偏心率对动静压轴承的承载力和油膜温升的影响规律。研究结果表明:在深浅腔液体动静压轴承运转过程中,随着转速和偏心率的提高,油膜承载力和温升也随之提高,且转速对油膜温升的影响要比偏心率大。     

分段非线性电磁振动能量采集器

为了解决无线传感网络需要频繁能量补给的难题,设计了一种分段非线性电磁振动能量采集器,利用磁悬浮系统与机械弹簧耦合而成的非线性系统来提高能量采集器对低频、宽带环境振动能的采集能力。利用搭建的实验测试平台,研究了磁弹簧弹性系数、初始间隙、机械弹簧弹性系数及激励加速度对输出性能的影响规律。实验结果表明,当初始间隙分别为3、5和8 mm时,相应的最大输出电压分别为0.78、0.74和0.73 V;当机械弹簧弹性系数分别为0.028、0.100和0.270 N/mm时,相应的最大输出电压分别为0.73、0.72和0.57 V,工作带宽分别为3、4和5 Hz;当加速度为0.3、0.4和0.5g时,最大输出电压分别为0.39、0.57和0.73 V,对应的最大输出功率分别为3.81、8.13和13.32 mW,系统的工作带宽分别为3、3.5和4 Hz。     

磨削电主轴动态回转精度分析及实验

以高速磨削电主轴为研究对象,对电主轴回转误差的表现形式、误差的分类进行分析。建立误差分离模型,提出利用最大波峰值减去最小波谷值的方法进行误差分离,并建立径向误差、倾斜误差和轴向误差运动的模型。通过最小二乘法平均值算法分析径向误差,基于径向误差轨迹分析得出倾斜误差。结合时域和频域的信号分析方法,对轴向误差进行分析。基于双标准球、多个高精度电容位移传感器和温度传感器组成的测量系统,在某国产磨削电主轴上进行动态回转误差测量实验。结果表明：随着转速升高,磨削电主轴的误差逐渐减小并趋于稳定;误差最小时其径向误差7.5 μm,轴向误差6.02 μm,倾斜误差25.91 μrad;在电主轴长时间运行过程中,随着温度升高其回转精度的变化并不明显,但是会出现热偏移的现象。