基于压力角的摆线针轮齿廓曲线优化方法

根据摆线针轮传动理论,提出一种基于压力角的齿廓优化方法。将摆线针轮齿廓分为工作段与非工作段,区分影响工作段压力角的因素为修形参数与设计参数,讨论两类参数对压力角的影响,以此两类参数为设计变量,以工作段平均压力角为目标函数,以运动与润滑要求确定边界条件,对RV⁃550E型减速器摆线轮进行优化设计。结果表明,此方法使算例的工作段平均压力角降低了4.14%,使单齿啮合过程的压力角最大值降低了1.35%,优化前后接触齿对最大Mises应力下降了20.77%,发生位置由摆线轮转移至针轮,模型质量减小了9.38%,在确保无根切现象的同时能获得良好的组合修形效果。

立式加工中心龙门架的多步复合优化设计

为了提高立式加工中心的静动态特性,通过模态分析与谐响应分析对机床整机进行薄弱环节的识别,发现龙门架结构设计不合理,导致机床在竖直方向存在较大变形。针对龙门架的不合理设计,对其采用拓扑优化与二维截面优化相结合的方法确定材料分布情况;并基于MOGA遗传算法,以龙门架质量、最大静变形量与第1阶固有频率为优化目标,对其关键尺寸进行多目标参数优化;再将优化结果与原型进行对比验证。结果表明,龙门架的最大静变形量减小了34.61%,质量减小了7.64%,第1阶固有频率提高了6.54%;整机在X、Y和Z这3个方向的最大振幅均有所降低,各波峰的位置均有不同程度的后移,提高了加工中心整机的静动态综合性能;验证了龙门架的优化效果。

纤维增强树脂矿物复合材料的细观力学特性及损伤机理

纤维增强树脂矿物复合材料因优异的力学性能得到广泛应用,但有关材料损伤机理的研究仅停留在宏观层面,较少关注损伤过程中材料的细观力学特性和微裂纹演化规律。针对这一问题,基于颗粒流离散元技术建立了纤维树脂矿物复合材料的细观模型,分析了材料应力-应变曲线的变化规律,揭示了材料的微裂纹萌生扩展机制和其破坏失效形式。结果表明,相比于树脂矿物复合材料,纤维增强树脂矿物复合材料的抗压强度更高,起裂应力和损伤应力更大;骨料颗粒形状对纤维的增强增韧作用影响较小;纤维对树脂矿物复合材料具有增韧阻裂的作用。研究从细观角度揭示了纤维增强树脂矿物复合材料的损伤性能,能够为该材料的推广应用提供指导。

集料几何学特性对PRMC抗压强度和损伤过程的影响

集料几何学特性是影响颗粒复合材料力学性能的重要因素,也是实现复合材料性能精确设计的理论基础。以颗粒增强树脂基复合材料(particle-reinforced resin matrix composite,PRMC)为研究对象,采用PFC和3D MAX联合创建了精细的数字集料,分析集料综合几何学特性对PRMC动态损伤特性的影响,进一步细化并分离出集料单一几何学特征,通过分级替换不同粒径的圆形集料研究集料单一几何学特性对PRMC力学特性的影响。研究结果表明:集料几何学特性影响原始微损伤的分布,引导裂纹的扩展并最终决定PRMC的压缩破坏模式,并且压缩破坏过程存在典型的随机损伤特性;集料的形状、棱角和纹理通过降低集料间的流动性提高PRMC的抗压强度,而集料骨架系统需要在分形维数、级配级数、最大粒径和最大最小粒径比之间寻求最佳参数组合来提高PRMC的抗压强度。

计算切口应力集中系数的无限相似单元法

在边界条件和其他几何条件相同时，可以通过切口的应力集中系数求得相应裂纹问题的应力强度因子。边界条件比较复杂时，应力集中系数较难求得，而应力强度因子可以通过无限相似单元方法求得，提出了计算平面切口应力集中系数的无限相似单元方法。该方法适应性好、精度高、使用方便。用该方法对几个问题进行了计算。

深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响

讨论轴承接触问题的性质,分析深沟球轴承的接触应力与变形的计算方法.利用ANSYS参数化语言APDL建立深沟球轴承的三维有限元模型.通过接触边界条件的处理,得到深沟球轴承内、外沟曲率系数对接触应力和变形的影响.结果表明:轴承的径向变形随内、外沟曲率系数的增大而增大,当内、外沟曲率系数fi≤0.51,fe≤0.515时,内、外圈接触应力呈减小趋势;当fi>0.51,fe>0.515时,内、外圈接触应力呈增大趋势.为合理选择内、外沟曲率系数提供科学依据.

铝/钢爆炸焊复合板界面裂纹的扩展路径

以双向受均匀拉伸的铝/钢爆炸焊复合板为研究对象,采用应变能密度因子理论,分析表面对称中心的Ⅰ型裂纹扩展到复合板结合处时的扩展方向,讨论泊松比μ和裂纹尺寸对裂纹扩展路径的影响.结果表明:双向受均匀拉伸的铝/钢爆炸焊复合板中垂直于表面对称中心的Ⅰ型裂纹扩展到复合板结合处时,其扩展方向存在两种可能,一是裂纹继续沿着垂直于复合板结合处的方向扩展,二是裂纹扩展方向发生改变,沿着平行于复合板结合处的方向扩展,对此起决定性作用的是铝/钢爆炸焊复合板结合处熔化层材料的泊松比μ,并且当|μ-0.25|越大,复合板的板宽w越小、裂纹长度a越大,这种作用就越明显.

扭转条件下过渡圆角半径及径比对圆轴疲劳寿命的影响

提出应用局部应力应变法计算疲劳寿命的原理.建立不同圆角半径和径比圆轴的有限元计算模型,利用ANSYS软件计算纯扭转条件下过渡圆角处的局部应力、应变;应用局部应力应变法计算对称循环载荷谱下的疲劳裂纹萌生寿命;绘制寿命随圆角半径和径比变化的曲线图.计算分析结果表明,疲劳裂纹的形成寿命随着过渡圆角半径的变大而增长,随着径比的增大而呈下降趋势,径比越大,过渡圆角半径越小,疲劳裂纹的形成寿命越短.

轴向加载条件下中碳钢的超低周疲劳断裂设计

研究中碳钢在轴向疲劳载荷下的超低周断裂问题，讨论载荷形式、切口几何参数和加载频率与断裂循环周次的关系，提出适宜于中碳钢材料在超低周轴向疲劳载荷下的断裂设计参数．结果表明，拉压疲劳载荷能够达刭低能耗、断面高质量、超低周次高效率的断裂设计要求，适宜的载荷频率为3～5Hz，适宜的切口参数为切口尖端半径r=0．1～0．3mm，切口角度a=60°，切口深度t／D=0．14～0．17．

基于ZigBee和LabVIEW的车库无线监测系统设计

基于无线传感网络技术(ZigBee)和虚拟仪器设计理论,以CC2430无线单片机作为硬件支撑,以LabVIEW12.0为软件平台,设计一个车库无线监测系统.该系统利用CC2430强大的块集成功能和无线数据传输功能,实现对大型地下车库、立体车库的温度、湿度、二氧化碳浓度和停车位是否有车辆停放等状况进行实时监测、数据采集和传输,并利用LabVIEW强大的数据处理和显示功能对采集的数据进行实时处理、分析、显示和存储,对车库的空调、换气扇等实行有效控制.该系统搭建便捷,数据传输更可靠,界面更直观,功耗小且成本低.

具有环形缺口圆杆在弯曲载荷下的裂断问题

以无量纲因子ｆα（ａ／ｂ）为表征参量，给出了具有环形缺口的圆杆缺口尖端附近的应力场；讨论了缺口尖端半径ρ，深度ｔ和张角α变化时的各种缺口形式；分析了缺口参数对无量纲因子ｆα（ａ／ｂ）的影响；得到了以ｆα（ａ／ｂ）为依据的安全设计。

扭转载荷下环形缺口圆轴的统一模型及断裂准则

对于具有环形缺口的圆轴,以缺口半径ρ、缺口深度h和缺口张开角α以及圆轴几何尺寸a/b为描述参量,建立各种缺口的统一模型.给出扭转载荷下环形缺口的应力集中系数和环形裂纹的应力强度因子.用有限元计算得到缺口张开角α对无量纲因子fa(a/b)的影响,建立以fa(a/b)为依据的安全设计、断裂设计准则.结果表明:缺口半径、缺口深度和缺口张开角对无量纲因子fα(a/b)均有一定影响.

液气式高速棒料剪切机的工作原理及运动分析

利用消振液压模锻锤原理,提出了液气式高速棒料剪切机的设计思想.论述了液气式高速棒料剪切机的工作原理和结构特点,建立了工作过程中各阶段的运动方程,并运用Matlab进行求解,验证了该设计方案的可行性.

齿根裂纹的闭合效应对齿轮疲劳寿命的影响

考虑裂纹闭合效应对裂纹扩展的影响,将裂纹闭合力转化为裂纹表面之间的恒定牵引力引入齿根裂纹,利用有限元方法对齿根裂纹的扩展过程进行模拟.与不考虑裂纹闭合效应时齿根裂纹扩展过程进行了对比分析,结果表明:考虑裂纹闭合效应时,裂纹扩展过程中的KⅠ的值比不考虑裂纹闭合效应时低;裂纹闭合效应对齿根裂纹扩展路径没有显著影响,但能阻碍裂纹的扩展,有效延长了齿轮的疲劳寿命.

虚拟装配技术在精密剪切设备开发中的应用

根据精密剪切的原理,设计了精密剪切设备,在建立零部件模型的基础上,运用三维CAD工程应用软件Pro/Engineer对其进行了虚拟装配.通过自底向上、自顶向下的虚拟装配方法,实现了精密剪切部件的虚拟装配,为该设备的仿真和开发奠定了基础.

缺口参数对应力集中系数和疲劳缺口系数的影响

选取带有Ⅴ型缺口的45钢圆形试样,通过循环载荷试验研究缺口参数对理论应力集中系数和疲劳缺口系数的影响和两个系数之间的关系.通过试验,得到理论应力集中系数、疲劳缺口系数随缺口参数的变化曲线,确定理论应力集中系数与疲劳缺口系数的数学关系式.结果表明,缺口根部圆角半径对两个系数的影响很大;在一定条件下,两个系数呈现很好的线性关系.

双转台式五轴联动数控机床进给速度的控制方法

针对五轴数控机床加工时实际表面进给速度与程序中定义速度不一致的问题,提出了后置处理速度控制算法中角度和位移不同量纲转化的修正系数,利用该修正系数分别推导出G93和G94生效时,端铣加工和侧铣加工的F指令值与实际进给速度关系式。最后结合机床各轴伺服能力,得到一种进给速度控制方法,通过仿真分析和加工试验对该方法进行了验证。结果表明:该控制方法可以提高工件的表面质量,延长刀具和机床的使用寿命。

圆柱/平面径向微动磨损特性及其对疲劳寿命的影响

从微动磨损特性出发,建立圆柱/平面微动磨损分析模型,通过ANSYS计算接触面的接触应力状态和接触面的相对滑移量,得到接触面的接触半径和微动磨损状况.将微动磨损条件下的疲劳寿命划分为微动磨损阶段、疲劳裂纹萌生和裂纹扩展3个阶段,给出接触疲劳应力下3个阶段的疲劳寿命计算方法,结合圆柱/平面径向微动磨损实例进行疲劳寿命估算.结果表明,接触面的应力集中导致裂纹萌生点,将单次施载的磨损量工况下疲劳寿命进行比较,得出微动磨损使构件的疲劳寿命降低,无微动磨损下疲劳寿命约为107.

摩擦系数对齿轮裂纹应力场强的影响

基于弹性理论,借助通用有限元软件ANSYS模拟齿轮啮合过程的摩擦现象.对裂尖进行奇异化处理,分析摩擦系数及裂纹形状对裂纹尖端等效应力、裂纹尖端位移和应力强度因子的影响,修正齿轮应力强度因子公式.研究结果表明:同一裂纹结构随着摩擦系数的增加裂纹尖端的等效应力、位移和应力强度因子也相应增加.随裂纹形状a/c变化,当a/B<0.05(定义B为齿轮危险截面的厚度)时前自由面影响起主要作用,当a/B>0.05时后自由面影响起主要作用,均随着比值的增大应力强度因子先增大后减小.

多轴变幅非比例加载方式对缺口尖端应力应变场的影响

对带有U形缺口的圆柱形试件,利用有限元分析软件计算各种多轴循环加载情况下缺口根部的局部应力应变场,给出并讨论缺口根部的局部应力应变响应及其数值结果.计算结果表明:对恒幅拉伸与变幅扭转复合加载,恒幅拉伸载荷分量在一般性的缺口尖端应力应变场分析中可以忽略;非比例加载相位差的存在对滞回线的偏移有一定影响;对变幅拉伸与变幅扭转载荷复合加载,两种载荷分量都影响滞回线的形状,影响程度取决于其在双轴加载中的相对应力幅值大小.