温度影响下的开槽盘式磁力耦合器调速特性

针对温度影响下盘式磁力耦合器调速问题,以一台6对极16槽的开槽盘式磁力耦合器为研究对象,基于矢量磁位法,结合修正三维端部效应的卡特系数并考虑温度对永磁体剩磁的影响,依据磁力耦合器轴向介质不同与导体盘轭铁和铜导体交替排列的结构,推导出其整体的电磁转矩公式。再分别建立恒转矩负载、二次方率负载和恒功率负载工况下的调速关系解析模型。通过有限元模拟分析,确定了不同温度、不同气隙下的开槽盘式磁力耦合器在3种不同负载工况下的调速范围与调速特性。最后,搭建试验平台进行调速性能试验,将不同负载工况下磁力耦合器电磁转矩与输出转速的理论、仿真、实验值三者进行对比,结果表明理论模型有较高的准确性,为开槽型磁力耦合器在调速系统中的智能调控提供了理论依据。

涡轮起动机中斜撑离合器的瞬态冲击与楔合特性研究

将稳态楔合拓展至瞬态冲击是深入研究斜撑离合器正向设计的重要组成部分。本文从机械动力学理论出发,关联输入输出端载荷与响应特征,建立斜撑离合器冲击受载微分方程,揭示出离合器由瞬态楔合至稳态传动过程蕴含的动力学原理和一般规律。在此基础上,推导出斜撑离合器内外传动轴的综合应力分析模型,并提出运用接触应力、综合应力和楔角等指标整体考察离合器传动性能的校核方法。最后以某常见离合器部件为例,从理论计算和仿真分析两方面模拟了涡轮起动机环境下的短时受载工况,验证了本文原理和分析模型的有效性,因而对此类离合器的设计与校核分析具有重要意义。

基于BPNN和MOOGA的高速联轴器多目标优化方法

针对高转速、复合工况下膜盘联轴器难以保证其强度特性问题,对已有膜盘联轴器强度及动力学特性进行了研究,提出了一种基于反向传播神经网络(BPNN)和多目标优化遗传算法(MOOGA)的高速联轴器多目标优化方法。首先,为了得到优化所需的关键参数,采用了正交实验结合多因素方差分析的方法,选取了联轴器优化参数;然后,基于已选取的关键参数,采用BPNN方法构建了截面应力和弯曲刚度的目标函数,并将其与多项式拟合方法进行了对比,对BPNN方法的精确性进行了验证;最后,采用MOOGA方法对目标函数进行了多目标优化,并将优化前后结果进行了对比分析。研究结果表明:采用BPNN结合MOOGA的方法对联轴器设计参数进行优化,在满足联轴器刚度需求的情况下,可有效降低联轴器膜盘的危险截面应力;优化后,联轴器危险应力减小了18.2%,弯曲刚度降低了5.05%,联轴器角向补偿能力增加了0.1°,从而证明了仿真的有效性。该结果可以为挠性联轴器参数优化设计提供参考。

斜撑离合器环形弹簧径向刚度计算

斜撑离合器在机械领域及航空动力系统起着重要作用,弹簧的径向刚度是影响斜撑离合器脱开转速和楔合性能的重要指标。斜撑离合器弹簧的径向刚度尚无可靠的计算方法,因此将弹簧等效为圆环,推导出弹簧径向刚度的理论计算方法,并通过仿真和试验验证了理论计算的正确性。

筒式永磁联轴器传动特性解析算法及结构优化

永磁联轴器存在结构复杂、装配困难、抗偏载能力差等问题,传动性能评估中,有限元仿真计算时间长,解析计算准确性低。为此,设计了新型筒式永磁联轴器构型,梯形磁体与楔形插槽可实现永磁体自吸装配。针对该构型,提出了一种等效磁荷磁路解析计算方法计算传递转矩,并设计了一种吸斥复合永磁联轴器构型。对两种永磁联轴器在内外转子相对偏转0°~45°时的传递转矩、径向相对偏移-3.8~3.8 mm的受力情况进行了仿真及实验验证。研究结果表明,提出的解析算法较仿真结果误差减小50%,且解析计算用时由2 h缩短为2 min。与筒式构型相比,吸斥复合构型的径向偏载最大受力减小48.59%。最后为永磁联轴器设计优化提出了合理化建议。

束腰型膜片联轴器刚度阻尼仿真与试验分析

膜片联轴器的刚度、阻尼特性是分析含膜片联轴器传动系统振动特性的基础。基于An⁃sys有限元仿真软件,考虑接触非线性及大变形效应,仿真分析了膜片联轴器扭转、轴向、角向和径向静刚度特性以及扭转和轴向动力学特性;分析了膜片螺栓孔分布圆直径、螺栓孔径、膜片最小宽度和膜片厚度等膜片结构参数对静刚度的影响;进行静态、动态扭转和轴向拉伸试验,验证了仿真结果的正确性。结果表明,膜片螺栓孔分布圆直径与膜片厚度对膜片各向刚度影响较大,可通过类椭圆函数建立膜片联轴器动力学模型,求解获得膜片振动1周期内非线性刚度及等效阻尼系数变化。

基于瞬态动力学和ARIMA模型的弹性套柱销联轴器疲劳寿命预测

为深入研究弹性套柱销联轴器平行不对中故障对疲劳寿命的影响,在瞬态动力学分析的基础上,分析得到了不同平行不对中程度对疲劳寿命的影响,并基于瞬态动力学疲劳分析数据,结合差分自回归移动平均(Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA)模型,实现了弹性套柱销联轴器的疲劳寿命预测。结果表明,弹性套柱销联轴器的最低疲劳寿命随平行不对中程度的增大而降低;当平行不对中程度低于2.63%时,最低疲劳寿命的下降程度逐渐增大;平行不对中程度为4.74%的疲劳寿命预测值为1.2140×10^(6),预测值与仿真值之间的相对误差为0.22%,说明了ARIMA模型预测疲劳寿命的可靠性。研究结果可为弹性套柱销联轴器的抗疲劳优化设计提供指导。

关于滚柱离合器弹簧力的选取分析

在超越离合器的设计过程中,预紧弹簧力的大小对滚柱离合器运转过程中能够及时地脱开与接合有着重要影响,但目前弹簧设计的理论体系尚不完整。通过对滚柱的受力分析,得出弹簧力的范围;之后,采用有限元软件分析了不同弹簧力在离合器接合、超越状态时的压力、响应时间等接触特性,并与理论计算分析结果进行了比较;最后,从弹簧力范围中选取数值进行相应的试验加以验证,通过观察离合器零部件的磨损情况来判断分析的合理性,以此方式来缩短离合器弹簧力的选配过程和测试周期,提高了试验结果的可靠性。

考虑界面接触状态的湿式离合器扭矩特性

为提升重型车辆传动系统中湿式离合器可靠性及使用寿命,建立了考虑界面接触状态的湿式离合器扭矩模型,通过模型研究了不同参数对离合器扭矩特性的影响规律。首先,对湿式离合器进行仿真模拟,增加界面接触状态参数,搭建湿式离合器充油模型与结合模型。其次,基于SAE#2试验台开展湿式离合器扭矩试验,将仿真获得的结果与离合器试验数据进行对比,验证了仿真模型的有效性。最后,结合模型研究了油压、油温和碟形量对湿式离合器扭矩特性的影响规律。结果表明:考虑了界面接触状态的模型相较于传统模型具有更高的准确性,提高了22.30%;随着控制油压的减小,离合器的总扭矩降低,当压力从1.5 MPa减小到1.0 MPa时,扭矩峰值降低了22.38%,同时制动时间延长了46.05%;润滑油温度对离合器的黏性转矩和摩擦扭矩都具有一定程度的影响,温度越高,黏性转矩越小,摩擦扭矩越大,整体制动时间稍有减小;摩擦片碟形量对离合器扭矩的影响主要体现在扭矩产生时间,碟形量的增加会导致离合器制动时间增加。

基于虚拟材料法的金属膜片联轴器振动传递特性分析

在对大型船舶金属联轴器进行振动性能试验时由于试验台架体积大、成本高,导致进行试验十分困难,因此研究高效率和高精度的仿真计算方法具有重要意义。传统精确的数值仿真网格多、效率低,为此采用虚拟材料法对船舶金属联轴器进行数值仿真并进行试验验证。首先通过计算和试验得到螺栓的虚拟材料层各参数,然后对大型金属联轴器的所有螺栓连接部位进行简化建模。其次通过该方法得到金属膜片联轴器的刚度特性、模态特性、阻抗特性和振动传递特性,并与传统建模方法的计算效率进行对比。最后搭建联轴器振动性能实验台架进行验证。研究结果表明:采用虚拟材料法的联轴器振动性能仿真效率提高73.9%;四组采用虚拟材料法的联轴器膜片组件刚度与实验测得的联轴器刚度的平均误差为2.61%,与带螺栓模型测得的刚度平均误差为1.15%。金属膜片联轴器前5阶模态频率仿真与试验的平均误差为9.91%,在10~2000 Hz频带,金属膜片联轴器轴向和径向阻抗的仿真与试验的误差分别为1.9和2.8 dB,金属联轴器轴向和径向的振级落差仿真与试验的误差分别为4.69和3.41 dB。试验与仿真结果误差较小,符合工程精度要求,该方法的计算效率和准确性得到验证。

永磁爪型联轴器的设计与分析

提出一种基于磁斥力同步传动的新型永磁爪型联轴器(PMCC)。首先,介绍了PMCC的结构;其次,对PMCC的结构设计问题进行了分析;再次,通过有限元仿真软件对PMCC的磁路进行计算,分别研究了PMCC设计时的几个重要参数如磁极对数、磁钢厚度角、角向间隙对其传递扭矩特性的影响;最后,计算了采用强弱磁组合设计方案时PMCC的扭矩传递曲线。研究结果表明,可通过增加磁极对数或磁钢厚度角来增大PMCC的传递扭矩;当增大初始角向间隙时,有利于提高PMCC的弹性缓冲特性;此外,当采用强弱磁组合设计方案时,可以增大PMCC的传递扭矩和初始角向间隙。该研究可为PMCC的研发设计及其在机械传动系统的应用提供重要的参考。

大转矩叠片联轴器等效试验件设计方法

针对大转矩叠片联轴器承受载荷较大、开展疲劳寿命试验存在困难且成本较高的问题,开展大转矩叠片联轴器等效试验件设计,使其满足通用联轴器试验设备条件,降低试验成本;建立叠片联轴器等效设计原则,并基于等效对称循环应力,提出了一种大转矩叠片联轴器等效试验件设计方法。通过理论计算和有限元仿真分析,对比验证了该设计方法的准确性和可行性。

高速湿式离合器低带排转矩参数优化设计

为了降低湿式离合器高速工况下产生的带排转矩,以某履带车辆湿式离合器为研究对象,在传统低速带排转矩模型中引入并计算了等效半径,推导了含径向槽湿式离合器高速工况下的带排转矩计算模型;建立了以离合器3个工况参数、摩擦片5个结构参数为设计变量,以最小带排转矩为优化目标的优化设计模型,基于鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)对目标函数进行求解,优化后带排转矩减小了35.6%;并利用Simulink建立了目标函数的动态响应模型,对优化结果进行验证。结果表明,所设计优化方法有效,可为湿式离合器的结构设计和参数优化提供参考。

基于Riccati传递矩阵法的永磁涡流联轴器固有频率分析

在对永磁涡流联轴器进行模态特性研究时,为了提高对联轴器转子系统的固有频率分析计算的准确度,利用传递矩阵法构建了转子的动力学分析模型。将永磁体的磁力统一化为零质量铰链连接,简化了涡流联轴器的磁电作用力,将复杂的研究模型转化为一个机械强度问题,使用Riccati传递矩阵法对完成等效化处理的转子进行模态分析,得到联轴器的固有频率与对应振型。在此基础上,将分析结果与精细三维有限元仿真结果进行了对比。结果表明,该方法能够较准确地对永磁涡流联轴器进行固有频率分析,与高精度仿真模型分析产生的结果误差不超过8%。通过改进计算数据与有限元分析结果进行对比研究,为永磁涡流联轴器的动力学特性研究提供了理论依据。

烟草专用电子皮带秤结构优化

为解决烟草制丝行业中粉尘大、维护保养不便问题,提高烟草制丝的生产效率和设备保养效率,构建了一种针对烟草用电子皮带秤侧板开合的连杆机构模型,并在此基础上对秤台其他部分进行结构优化。首先分析现有烟草用电子皮带秤的结构和实际生产情况,模拟护板闭合与开启状态建立了2种模型,并结合电子皮带秤内部实际尺寸进行计算校核;然后优化称重传感器连接部件和秤体支撑部件,建立优化后的传感器支撑与U型支撑组件模型,并与原有模型对比,阐述其优点;最后进行有限元静力学分析,比较新旧2种结构的静力学计算结果。结果表明,优化后的传感器支撑结构最大应力与应变远小于现有结构,进一步验证了烟草用电子皮带秤结构优化的重要性与新传感器支撑的可用性。开合用连杆机构模型与相应部件的结构优化为烟草行业电子皮带秤的后续发展提供了一种新的方案。

基于Web组态低代码智能联轴器监测系统

泰尔重工现有的联轴器监测系统存在诸多问题,如内容单一、格式僵化、开发成本高等,无法满足用户对监控的定制化需求。基于Web数字组态低代码开发技术,在调研了联轴器设备现有和潜在需求的基础上,对联轴器相关的设备业务逻辑进行统一抽象和封装。从而开发了联轴器相关设备可复用的组件和低代码组件工具箱,并以此为基础为用户开发了可视化IDE,包括拖拽组件和简单Web页面表单配置参数的自定义操作平台,使智能联轴器监测系统的可视化,个性化的定制更加简便。实际使用表明,该平台可为联轴器监控系统提供快速开发平台,满足用户日常提出的自定义扩展开发需求。系统为未来升级提供了灵活性和可扩展性。

联轴器叠片组件的应力影响因素研究

针对联轴器叠片组件断裂事件多为从最外层叠片首先出现断裂或者仅最外层叠片出现断裂的问题,开展叠片组件的应力影响因素研究。通过建立叠片联轴器的有限元仿真模型,开展了叠片组件在螺栓预紧力载荷和转矩载荷作用下的叠片组件应力分布研究。并进一步开展了螺栓预紧力和最外层叠片厚度对最外层叠片开裂位置的应力值的影响研究。结果表明,叠片组件的最外层叠片应力最大,向内层逐渐减小,最外层叠片开裂位置的应力值随螺栓预紧力的减小而减小,且最外层叠片开裂位置的应力值随最外层叠片厚度的增大而减小。研究建议将最外层叠片的厚度设置为1.2 mm以下,可有效减小最外层叠片的应力水平。

超越离合器试验台关键部件设计与计算

根据模拟离合器在实际工作状态下试验离合器的工作性能,设计了一种搭载2台异步电动机的超越离合器试验台,2台电动机分别与增速圆柱齿轮箱和减速圆柱齿轮箱配合模拟离合器在实际工作中的驱动模块和加载模块。采用斜齿圆柱齿轮传动齿根危险截面弯曲强度校核公式,对增速圆柱齿轮箱大小齿轮进行强度校核;基于SolidWorks软件Simulation模块对增速箱大小齿轮不同扭矩进行静应力仿真分析;计算传动轴的1、2阶临界转速,判断轴的工作转速是否处在安全范围、增速圆柱齿轮箱传动轴在高速运转过程中是否发生共振现象。为超越离合器相关研究提供参考。

拆除联轴器弹性套柱销专用工具的设计及应用

MPS5000B立磨主电机与减速机高速轴采用弹性套柱销联轴器连接,联轴器由2个半联轴器和16套弹性套柱销组成。在检修需要拆除弹性套柱销时,没有专用工具,原来是使用大锤将弹性套柱销打出。我们自制了专用拆除工具,方便实用。

基于Optistruct的汽车传动轴仿真分析及轻量化设计

以商用车传动轴为研究对象,基于Optistruct有限元分析软件对其进行力学仿真分析,考察在最大扭矩作用下传动轴上各部件的应力与位移分布情况,校核其强度和刚度.结合传动轴的应力分布和制造工艺要求,对传动轴部件开展轻量化设计.结果表明:利用仿真分析手段可以快速得到传动轴总成的传力路径,引入制造工艺要求进行轻量化设计后的部件不仅满足制造加工要求,而且应力分布更均匀.传动轴整体结构从原始23.8 kg减少为16.8 kg,减质量占比30%.该轻量化设计方法可在满足传动轴结构强度情况下快速实现减重目标.