重型商用车平衡轴支架铁型覆砂铸造工艺设计与优化

以某重型商用车平衡轴支架为研究对象,根据平衡轴支架的结构特点与质量要求,初步设计了平衡轴支架的铁型覆砂铸造工艺方案并进行样件试制。样件剖切结果发现在平衡轴根部厚大区域出现了较为严重的缩孔缩松缺陷。利用AnyCasting软件对平衡轴支架铸件的充型与凝固过程进行模拟仿真,仿真结果预测的铸件缩孔缩松位置与实际情况相一致。基于平衡轴支架充型与凝固过程及铸件缺陷产生原因的分析,对初始铸造工艺方案进行优化。优化后的仿真结果显示平衡轴支架铸件的缩孔缩松缺陷已基本消除。根据优化后的铸造工艺方案再次进行样件试制,样件剖切结果表明原平衡轴根部厚大区域的缩孔缩松缺陷已完全消除,平衡轴支架铸件内部质量满足要求。

某船轴支架截面规范校核及有限元校核

阐述了按船级社规范对某船艉轴V支架、I支架进行规范校核的流程,并对于螺旋桨使用过程中的极端工况下对轴、前支臂、后支臂产生的力进行了多种有限元方法模拟、计算及结果分析。通过对计算结果的对比及分析,以验证轴支架的强度及刚度满足规范要求。

重型商用车平衡轴支架拓扑优化设计与试制研究

平衡轴支架是重型商用车平衡悬架的关键零件,也是平衡悬架总成中质量占比最大的零件。针对某重型商用车现有的平衡轴支架产品质量大、制造工艺性差等问题,亟需开发出轻量化、制造工艺性良好的平衡轴支架产品。基于ANSYS Workbench平台建立该重型商用车平衡轴支架的有限元模型,对3种典型工况下的平衡轴支架进行强度分析,在此基础上采用基于变密度法的拓扑优化技术对平衡轴支架进行轻量化设计。根据结构拓扑优化结果,对平衡轴支架进行模型重构,并对优化后的结构进行强度校核。结果表明,结构优化后的平衡轴支架与优化前相比质量减轻46.5%,强度满足使用要求。最后采用铁型覆砂铸造工艺对优化后的平衡轴支架进行样件试制,制造工艺性良好,铸件质量满足要求。

基于Hyperworks的平衡轴支架拓扑优化设计

拓扑优化是一种根据载荷、约束及优化目标寻求结构材料最佳分配的优化方法,既可用于全新产品的概念设计,又可用于已有产品的改进设计;基于Hyperworks平台采用变密度法进行重卡平衡轴支架的拓扑优化设计,对优化后的重卡平衡轴支架进行有限元分析,将其应力分布、质量与原设计做比较;研究表明,经拓扑优化后的重卡平衡轴悬轴支架,应力大小大幅度减少,应力分布更加均匀,质量大幅度减少,实现了轻量化,为平衡轴支架结构的改进设计提供了重要的技术信息。

双臂轴支架的剖面形状和安装角度对船舶伴流场的影响

水面船舶的艉部附体不但影响船舶阻力,而且对螺旋桨盘面处的伴流场也会产生较大影响。以某大型四桨两舵水面船舶为研究对象,不考虑自由液面的影响,采用RANS方法对船体带附体的三维粘性流场进行数值模拟,重点分析双臂轴支架的剖面形状和安装角度的变化对船舶粘性阻力和标称伴流场的影响。经研究发现,依据轴支架前方流场速度矢量的方向来确定双臂轴支架的安装角度是工程上比较实用的做法。

双尾鳍和轴支架对800t级排水船操纵性影响的模型对比试验研究

针对某一采用双尾鳍形式的800 t级排水船在进行自航模试验时出现操纵性能不能满足设计要求的情形,文中将其尾部的双尾鳍改成轴支架,并在某露天操纵性水池中,对改进后的自航模进行了回转和Z形操纵试验,通过对实验结果进行比较发现合理设计轴支架的大小和安装位置能够较好地改善800 t级排水船的操纵性能,并能够满足给定的船舶操纵性能设计要求。

节能轴支架的作用原理设计方法和叶剖面优化

介绍了节能轴支架的作用机理、设计方法和叶剖面的优化。节能轴支架的作用机理与桨前固定导轮相似 ,但设计要比桨前固定导轮简化 ,并要兼顾轴支架自身的作用和要求。文中详细给出了轴支架的布置形式和在船模试验中获得的显著节能效果。试验结果证明把轴支架的两支臂设计成有约 1 0°的收缩角可增大节能轴支架的预旋作用 ,从而增大节能效果 ,使轴支架的节能效果达约 1 2 %。空泡试验和激振力测量结果表明 ,把Eppler的翼型势流设计方法设计翼型与解 N-S方程进行流场分析相结合 ,用层流型高升阻比翼型优化节能轴支架是成功的 ,能有效地降低轴支架的阻力和推迟空泡初生 ,从而有利于节能轴支架在高速船上推广应用。

基于ANSYS的断开式平衡轴支架疲劳特性的分析

采用有限元分析、车辆动力学和疲劳强度校核等相结合的分析方法,评估为某重载货车开发的断开式平衡轴支架的疲劳特性。首先采用ADAMS建立含有平衡轴支架的整车模型,通过分析获得支架承受的实际载荷,并将其输入到ANSYS中,以确定支架的应力场;然后利用ANSYS的Fatigue模块对支架的疲劳强度进行分析。结果表明所开发平衡轴支架满足疲劳寿命要求。

水面舰船轴支架翼型对空化性能的影响分析

[目的]为了提高水面舰船轴支架的抗空化能力,[方法]以前轴支架为研究对象,对比不同来流攻角的2种改进翼型与原始翼型的压力分布及抗空化能力,分析在不同流速和攻角时改进翼型的水动力性能。依据空化发生条件,预测上述3种翼型的起始空化航速,并按照计算结果对预测值予以验证。[结果]结果表明:在0°,5°和10°来流攻角,改-1翼型的水动力性能在原始翼型的基础上得到明显改善,起始空化航速大幅度提升;改-2翼型在0°和5°来流攻角时的抗空化能力虽有提升,但在10°来流攻角时,其抗空化性能却急剧下降;采用压力分布预测的起始空化航速与基于空化得到的计算结果比较接近,这说明在精度要求不是很高的情况下,采用此方法预测起始空化航速是可行的。[结论]该研究成果可为水面舰船减振降噪设计提供一种技术途径。

轴支架设计参数对舰船阻力的影响分析

[目的]附体阻力是舰船阻力的重要组成之一,其中轴支架阻力在附体阻力中所占的比例较高。将通过对轴支架开展阻力优化分析,来实现舰船减阻的目的。[方法]首先,选取轴支架设计参数,并以船体表面流线对应的迎流角确定轴支架初始方案;然后利用CFD仿真分析设计航速下的船体表面速度矢量、支架臂翼型剖面流线、支架臂表面的压力分布以及空间流线,并以支架臂翼型剖面所在平面内的流线为参考进行轴支架多方案设计;最后,对CFD仿真结果进行对比。[结果]结果显示,采用支架臂翼型剖面所在平面内的流线进行轴支架设计较为合理,在缩比模型下,方案1与初始方案相比总阻力减小了3.5%,支架臂内、外侧压力分布较为均匀。[结论]利用支架臂翼型剖面内的流线确定剖面迎流角的设计方法,可为舰船附体设计提供参考。

多桨船的节能轴支架

本文简述了多桨船节能轴支架的节能原理,扼要介绍了一艘双桨海洋调查船和一艘三桨高速艇采用这种支架后经船模自航试验证实的节能效果:前者可节能11.9％,相当提高航速0.55kn,后者节能6.5％,相当提高航速0.9kn.

单臂尾轴支架快速确定法

著者在多次设计计算单臂尾轴支架的基础上，考虑到该类型轴支架参数少的特点．在求得支架固端最大弯拒和扭矩后，根据强度和振动条件，推导出快速、准确和一次成功的计算方式．

某轮式自行火炮的平衡轴支架优化设计

为提高轮式自行火炮工作性能和安全系数,针对轮式自行火炮的工况特性,对平衡轴支架进行优化设计。建立轮式自行火炮平衡轴支架的有限元模型,依据平衡轴支架的结构受力特性及技术设计要求,利用ANSYS Workbench中的Design Exploration对其进行优化设计,在满足强度的条件下对支架进行减重优化。优化后的支架质量为45.018 kg,最大等效应力为601.35 MPa,与原支架相比最大等效应力增加并且质量减小20.87%,减重效果显著,降低了生产成本,产生了明显的经济效益。

高速船中轴支架剖面角度优选设计与试验

为减小高速船中轴支架的附体阻力,改善艉流流场,采用支架与流线方向一致的方式,由于船尾流场和支架空间结构较为复杂,因此实现支架剖面方向与流线方向一致较为困难。针对一艘轴支架尾形式的三桨高速船,通过采用模型试验与计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)计算相结合的方式,进行支架剖面角度的设计。分析不同支架方案的压力分布变化,支架周围的流场形态及支架后方螺旋桨伴流场,指出影响支架剖面角度设计的主要因素,并提出一套合理的支架剖面角度设计方法。

基于ABAQUS的某型驱动轴支架轻量化设计

汽车轻量化设计需要从减少每个零部件的质量着手。以某车型右前驱动轴支架为例,通过ABAQUS对该支架摩擦因数降低至0.2时进行CAE分析,结果满足强度要求。采用0.2的摩擦因数后,使该支架的臂厚可以减少4 mm,实现减重约78 g。并对该支架装机后的实车进行耐久试验验证。结果表明,该支架无失效现象发生,说明此CAE分析方法有效,从而实现了汽车轻量化设计,对降低整车成本具有明显的指导意义。

可移动式船台艉轴支架托架研制

在船舶建造过程中,船舶艉轴支架在安装过程中耗时长,占用大量大型吊运设备时间。悬吊的艉轴架在空中处于悬空摇摆状态,需耗费大量人力物力及时间进行定位工作。施工中烧焊的临时吊耳也增加了事后的切割打磨和补涂的工作。针对上述问题进行研究,设计新型工装以辅助艉轴支架进行安装工作,可将工序前移,提高焊缝质量,实现精细化生产。

某型轴支架双桨船尺度效应数值分析

以轴支架双桨船型作为研究对象,使用CFD软件NUMECA\FineMarine计算不同尺度下的阻力和伴流,并分析了带轴支架船体阻力、波形和伴流的尺度效应。结果表明,基于CFD的方法,通过改变模型长度来研究带轴支架船体的尺度效应是可行的.由于附体局域雷诺数与船体雷诺数相差很大,当船体雷诺数大于10^(8)之后,附体阻力增量才基本稳定.无论是轴向伴流均值还是伴流峰幅值都随雷诺数的增加而降低,使得实船尾部的螺旋桨进速大于船模尺度下的进速.

QT800-5轻量化平衡轴支架的开发

介绍了轻量化平衡轴支架的开发过程:(1)通过对产品结构进行优化设计,利用CAE软件模拟铸件的受力情况,将原结构的平衡轴支架和锻钢轴合二为一,组合为1个新铸件;(2)通过熔炼工艺的优化,成功开发了应用砂型铸造工艺生产性能较高的QT800-5新材料,替代了QT500-7;(3)观察铸件的宏观断口和利用CAE软件模拟受力情况,通过消除缩松缺陷、改善加工质量及增加过渡圆角,使平衡轴支架顺利通过台架试验和整车耐久试验,成功地实现了总成产品降重30%的目标。

高升阻比翼型优化及其节能轴支架设计

用Eppler的叶剖面设计方法与解N S方程相结合的方法进行水翼剖面的优化 ,并给出了将其应用到螺旋桨节能轴支架设计中获得的显著节能效果的试验结果 ,空泡试验结果也证明了这种设计方法是成功的。节能轴支架的设计思想还被推广应用到单桨船上 。

艉轴支架焊接工艺

对ZG230-450C船用艉轴架的焊接特性进行了分析,针对焊接易产生的缺陷采取了相应的工艺措施,焊接成形的艉轴支架装船后经受实船强震动及冲击载荷的考验,未出现质量问题,证明该工艺是可行的。