机床结构建模的研究与应用

本文探讨了一种考虑结合部动态性能影响、利用设计图纸或实际结构建立机床结构动力学模型的方法。作为实际应用,对昆明铣床厂生产的X8132型万能工具铣床进行了建模的分析与计算。计算结果与对机床进行激振试验的分析处理结果是相符合的,所建立的动力学模型能较好地模拟实际结构的动态特性。

水轮发电机定子机座有限元分析与尺寸优化

定子机座是水轮发电机中固定定子铁芯并支承上机架的重要部件,在结构设计中,应在保证其强度、刚度和动态特性的要求下,实现结构轻量化.以定子机座为研究对象,建立有限元模型,对强度、刚度和动态特性进行分析计算.基于结构尺寸优化设计方法,选择定子机座结构的板厚为设计变量,以正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,对其进行以质量最小为目标的优化设计.采用复合形法进行寻优迭代,得到定子机座尺寸优化结果.轻量化设计后定子机座的最大应力及最大位移均在许用值范围内.模态分析表明:优化后结构的动态特性满足设计要求.轻量化设计使定子机座结构的质量减小了1890kg,减重率达24.2%,材料的潜力得到充分利用,实现了轻量化目标.优化结果在厂方的定子机座改进设计中得到应用,经满负荷运行及现场测试,其动力特性均满足要求.

基于尺寸优化的水轮发电机上机架轻量化设计

上机架是水轮发电机中的重要承载部件。以上机架为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动态特性进行仿真分析。基于结构尺寸优化设计方法,选择上机架结构的8种板厚为设计变量,以正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,进行以其质量最小为目标的优化设计。通过复合形法进行寻优迭代,得到上机架优化设计结果。轻量化设计后上机架的最大应力及最大位移均在许用值范围内,其动态特性满足设计要求。上机架结构的质量减小527 kg,减重率达25. 5%,实现了轻量化目标。

矩形网格上二元矩阵切触有理插值的新方法

熟知的矩阵切触有理插值的方法都与连分式有关,不仅计算繁琐,而且难以避免出现"极点、不可达点"。用网格点构造有理插值基函数,用型值点构造具有承袭性的各阶矩阵插值算子,通过插值基函数与插值算子作线性运算,构造出二元矩阵各阶切触有理插值函数,有效避免了有理插值的"极点、不可达点"问题。若选择适当的参数,还可以任意降低插值函数的次数,数值例子表明了该方法简单、有效、实用性强。

磷酸三丁酯在酸水溶液中溶解度的测定

在20-70℃之间,用浊点法测定了磷酸三丁酯在水、盐酸和硫酸溶液体系中的溶解度.水在TBP-煤油有机相中的溶解度D（H2O）是TBP在水中溶解度δ的60倍;随着温度升高纯TBP和煤油稀释的TBP在水相中的溶解度δ都增加,符合Apelblat溶解度模型,即纯TBP在水中的溶解度与温度的关系：lgδ=3.509 4-1 328.31/T;用煤油稀释TBP可以降低TBP在水相中的溶解度δ;随着盐酸和硫酸的浓度的增加,纯TBP在酸液中的溶解度也增加,盐酸的影响更显著。

铣床整机动态性能的薄弱环节辨识与设计优化（英文）

基于机床结构模态柔度和弹性能分布理论,提出一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的动态优化方法.该方法通过分析切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,利用模态柔度和弹性能分布判定机床的薄弱模态和薄弱环节.根据机床各阶模态对静柔度的比值寻找对机床动态性能影响显著的薄弱模态,分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定薄弱模态上的薄弱环节.在一定的约束条件下,通过改进薄弱环节的设计参数实现设计优化.以某型铣床为研究对象,在整机建模和动态特性分析计算的基础上,阐述了动态性能优化方法的具体应用.通过模态柔度和能量分布计算,确定该铣床的薄弱环节是刀杆及其夹紧系统和床身——水平主轴体结合部,针对薄弱环节设计参数的调整和结构改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度均有明显的降低,模态柔度对静柔度的分配情况有所改善,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低52%.铣床结构改进后整机动态性能得到有效改善,提高了切削稳定性和加工精度.优化方法适合工程应用.

基于最大正应力的水轮机顶盖轻量化优化设计（英文）

顶盖是水轮机中起承载和过流双重作用的重要部件.以混流式水轮机顶盖为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动力特性进行仿真分析.以最大正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,对顶盖进行以质量最小为目标的优化设计,提出轻量化目标优化方法.根据仿真分析结果,确定顶盖结构改进方案.优化后顶盖的最大应力及最大位移均有所降低,各阶固有频率相应提高,动力特性得到明显改善.轻量化优化设计使水轮机顶盖结构的质量减轻250 kg,减重率达13. 2%,实现了轻量化目的.

基于模态柔度和能量分布的机床动态优化设计

使机床切削点动柔度最大值在整个工作频率范围内最小,是机床实现无颤振稳定切削和高精度切削加工的要求,也是对其进行动态优化设计所应达到的目标。基于模态柔度和能量分布的机床结构动态优化设计原理,实现了一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的优化方法。该方法利用切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,首先寻找薄弱模态,再分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定该模态上的薄弱环节,然后在一定的约束条件下,改进这些环节的设计参数,从而实现优化目标。以某型万能工具铣床为例,在整机建模分析计算的基础上,阐述了该优化方法的具体应用。通过模态柔度和能量分布计算,判明该机床的薄弱环节是横梁-水平主轴体系统,针对薄弱环节设计参数的改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度都有较大的降低,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低近18%。并在此基础上进行结构改进设计,改进前后机床的谐响应分析和切削试验对比结果表明优化方法有效地改善了机床的动态性能,再生颤振稳定性得到大幅提高。