基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能分析

以高速加工中心电主轴为研究对象,建立了电主轴系统三维有限元模型,采用弹性支承模拟了轴承的支承,利用新一代的有限元分析软件ANSYS Workbench对电主轴进行了静力学分析和模态分析。分析结果表明:电主轴的静刚度能够满足要求;电主轴的最高工作转速远远低于其一阶临界转速,能有效避免共振的发生。从而验证了该电主轴设计的合理性,也为电主轴的优化设计以及力热耦合特性分析奠定了基础。

液压伺服液压缸静动态性能测试系统开发

针对轧机液压伺服液压缸轧制力大、行程短、频率响应高、测试难度大等特点,开发了一套高度自动化的计算机辅助测试的液压伺服液压缸测试系统,采用比例阀控制背压来模拟实际工况,能够完成轧机AGc伺服液压缸和普通伺服液压缸的静动态性能测试。实际测试结果看出了该测试系统设计可行可靠。

电液比例阀静动态性能测试系统的研制

电液比例阀静动态性能测试系统是一套高度自动化的计算机辅助测试系统,能够完成行业标准所规定的各种比例阀静动态性能试验,包括比例压力阀、比例流量阀和比例方向阀。测试过程和数据处理完全由计算机实现,测试项目齐全,测试结果准确。实际测试结果验证了该测试系统的合理性和可靠性。

钢纤维树脂混凝土填充结构机床构件静动态性能研究

为研究钢纤维树脂混凝土填充结构机床构件的性能,对钢纤维树脂混凝土结构、铸铁结构和钢纤维树脂混凝土填充结构进行了静力、模态和谐响应分析,通过对3种结构的动静态性能分析结果对比研究,最终验证了钢纤维树脂混凝土填充结构机床构件在动静态性能方面的优越性及其在机床产业中的应用前景。

高精度卧式镗床主轴系统静动态性能分析

数控机床主轴部件静、动态刚度的优劣直接影响到机床整机加工精度等性能指标。针对某高精度卧式镗床的主轴系统模型提出了简化的等效方法;对主轴上的轴承刚度进行了计算,并对轴承的弹性模量进行了估算;运用有限元分析软件对主轴系统模型进行了静态强度和模态分析,预测了设计的主轴模型的性能,为主轴的进一步优化提供依据。

镗缸孔数控机床主轴部件静动态性能分析

为改善镗缸孔数控机床主轴的静动态特性,提高机床的加工精度。基于赫兹理论研究预紧参数对轴承刚度的影响,并计算出主轴轴承的径向刚度。对主轴部件进行适当简化,运用ANSYS软件建立其有限元模型。进行静力学分析计算出主轴静刚度并校核主轴强度;通过模态分析得出主轴部件的固有频率和模态振型;通过谐响应分析确定主轴的不同部位在特定激振力下位移随频率的响应。分析结果表明:主轴的静刚度为579N/μm,最大应力为22MPa,二者均满足设计要求;主轴的第1、2阶固有频率为801.79Hz,其临界转速为48 107r/min远高于主轴的工作转速,有效地避开共振区域;特定激振力下的谐响应峰值出现在3、4阶固有频率892.08Hz处,而主轴前端在工作频率300Hz处的振动位移仅为0.32μm,不会对主轴造成影响。

基于有限元的桥式起重机静动态性能校核

利用有限元分析软件ANSYS,建立了某型号桥式起重机三维有限元模型,在此基础上对其静动态性能进行了分析,得到了起重机结构的强度、刚度、固有频率等力学特性,均满足设计使用要求,找到了结构的危险区域,为起重机的设计和改进提供了理论依据。

基于ANSYS Workbench的高速电主轴静动态性能仿真分析及优化

采用有限元分析软件ANSYS Workbench18.0建立电主轴三维有限元模型,进行静态力学分析和模态分析。分析结果证实了电主轴设计的科学性,为电主轴设计优化和热力耦合特性分析打下良好基础。

考虑静动态性能的机床床身拓扑优化设计方法

以某型立式加工中心机床床身为研究对象,基于有限元方法,以床身结构的前3阶特征频率和静刚度之和为优化目标,对机床床身进行拓扑优化,得到新的床身结构。研究结果表明:通过拓扑优化得出的机床床身结构较原型床身,在床身质量略有下降的情况下,最大变形量与床身前3阶特征频率均有显著提升,验证了拓扑优化方法运用在床身结构设计中的可行性。

空间热泵气体静压止推轴承静动态性能研究

针对应用于空间热泵压缩机的氟利昂气体静压止推轴承的设计,采用动网格仿真方法对R134a气体静压止推轴承的静态和动态性能进行研究,通过实验对单孔进气止推轴承动网格仿真结果进行对比,验证了动网格仿真方法的有效性。结果表明:减小气膜厚度和增大供气压力可有效增大止推轴承的承载力,在气膜厚度较小时,通过减小气膜厚度所带来的承载力增幅很小;止推轴承的静态刚度随着供气压力增大而增大,存在一个最佳的气膜厚度使静态刚度达到最大值;随着外界激励频率的增大,止推轴承的动态刚度增大,阻尼系数减小,最后趋近于0;在相同的激励频率下,动态刚度和阻尼系数随着气膜厚度的增大而减小。

聚氯乙烯弹性体静动态力学性能及本构模型

为揭示聚氯乙烯弹性体在静、动态载荷下的力学性能,采用万能材料试验机和改进的分离式霍普金森压杆实验装置获得了材料在应变率为0.001、0.01、0.1、1 510、2 260和3 000 s-1下的应力应变曲线,并以屈服强度为整形器优选参数,对比了紫铜、铜版纸和铅等3种整形器材料的整形效果。使用修正的ZWT非线性黏弹性本构模型描述聚氯乙烯弹性体在静、动态载荷下的力学性能。结果表明:聚氯乙烯弹性体在静态载荷下具有应变率效应和显著的超弹性特性,动态载荷下表现出较明显的应变率效应和较强的抗变形能力,且静动态载荷下的力学行为受应变历史影响较大。3种整形器材料中铜版纸的整形效果最好。修正后的ZWT非线性黏弹性本构模型能够得到统一参数的本构表达式,且各应变率下的拟合结果与实验结果具有较好的一致性。

考虑静动态多目标地铁车座椅拓扑优化设计研究

为了综合考虑静态刚度和动态频率的拓扑优化,提出了一种带有权重系数的多目标拓扑优化研究方法.基于SIMP变密度法,利用折衷规划法,采用正交试验设计法,灰色关联度法,熵权法和层次分析法等4种方法引入权重系数,建立了考虑静态刚度和动态频率综合优化目标函数.该方法对地铁车座椅模型实现了多工况柔度最小化和低阶频率最大化的多重目标拓扑优化,保证了结构具有良好的静动态性能,同时得出层次分析法更适合用于确定多目标多工况拓扑优化目标函数中的权重系数分析,能够更好地反映不同工况的重要程度,提出的多目标拓扑优化研究方法可以应用于铁路车辆结构拓扑优化设计中.

混杂纤维增韧水泥基复合材料的静动态弯拉性能

为了掌握钢纤维-聚乙烯纤维(PE纤维)混杂对水泥基材料静动态弯拉性能的影响规律,通过三点弯拉试验和落锤冲击试验方法,研究了钢-PE纤维混杂(掺量保持体积分数2.0%不变)增韧水泥基复合材料(HFTCC)的静动态弯拉性能,分析了钢纤维与PE纤维的混杂效应以及相应的增韧机理。结果表明:HFTCC静态弯拉性能与钢-PE纤维中PE纤维掺量正相关,而动态弯拉性能与钢纤维掺量表现出较强的正相关。1.5%(体积分数)PE纤维与0.5%钢纤维混杂表现出最佳的静态弯拉峰值应力;1.5%钢纤维0.5%PE纤维表现出最佳的动态弯拉能量吸收。在静态弯拉下,钢-PE混杂纤维相较于2.0%钢纤维对HFTCC峰值强度及能量吸收提升幅度分别为26.5%~31.7%与14.8%~56.8%;HFTCC的动态强度增长因子(DIF)与能量吸收表现出明显的应变率效应。钢纤维和PE纤维适当混杂可对HFTCC发挥较好的协同增强增韧效应,从而有效提升HFTCC的静动态弯拉性能。

基于静动态特性的管道清淤机器人清淤盘的优化研究

目的为实现清淤装置的轻量化和提高工作可靠性,以参数优化和拓扑优化结合的方法对清淤盘进行静、动态特性研究.方法优化前通过有限元分析确定优化目标和顺序优化方法;以质量最小化作为优化目标,以应力和柔度作为约束条件建立参数优化数学模型,对基盘进行参数化优化;以柔度最小作为优化目标,以体积缺省比和应力作为约束条件,建立拓扑优化模型,对清淤盘进行拓扑优化;最后对优化后的清淤盘进行静、动态有限元对比分析.结果优化后,结构的质量减轻了37. 94%;迎水面积大幅减小;最大变形改变量分别为3. 04%和11. 07%;结构应力分别降低了55. 24%和87. 97%.结论清淤盘的优化达到了轻量化和减小迎水率的目的,结构刚度、强度均满足设计要求,且动态性能有所提高.

喷浆台车机械臂的静动态特性分析及拓扑优化

针对国内喷浆台车需求量日益增长而其机械臂动静态性能不良的问题,对喷浆台车机械臂建立了有限元模型,对其进行了模态分析。为改善喷浆台车机械臂的静动态性能,以柔度最小作为优化目标,以油缸连接板质量体积分数和机械臂所受应力作为约束条件,对原机械臂进行了拓扑优化,并根据拓扑优化的结果对原喷浆台车机械臂进行了重新设计。优化结果表明,优化后的新机械臂质量减少了37 kg,减少了约8%的质量;第一阶弹性模态固有频率由81.23 Hz提高到89.09 Hz,最大应力在规定工况下降低9%。由上述结果可看出,喷浆台车机械臂大臂结构综合静动态性能得到了较大的提升改善。

面向数控弧齿铣齿机产品族的可适应动态设计方法

在可适应设计的基础上,提出了一种针对面向族的机床结构可适应动态设计方法.以产品族中系列产品的拓展设计作为可适应动态设计的分析和研究对象,建立了机床结构可适应动态设计过程模型.基于广义模块化设计方法建立了产品平台规划与设计模型.以结构相似度和性能提高作为评价适应性指标,建立了机床结构可适应性定量评价模型.以YH60系列数控弧齿铣齿机族设计与开发应用实例,对上述方法及实施过程进行了具体说明.研究和应用结果表明,通过对YH603和YH605机床有限元分析和实物样机的试验测试,整机性能提高了126.8%.

电液舵系统性能综合测试系统的研究

针对某舰船电液舵系统的工作特点,设计了高精度全自动综合测试系统。采用电液加载和弹簧加载两种加载方式,并采用交流伺服电机作为手轮驱动机构,实现了舵系统4路舵机的静动态性能同步测试;测试计算机可靠性高,界面友好美观,测试功能强大,具有故障诊断分析功能。测试结果表明:舵系统性能综合测试系统设计科学合理,技术水平先进,具有很高的测试精度和自动化程度。

精密卧式加工中心床身多方案性能分析与优选

利用三维CAD软件建立一种精密卧式加工中心床身参数化模型,采用有限元分析软件对不同方案床身结构进行多载荷工况计算,并对计算结果进行对比分析,从而优选较佳的结构方案,使得结构具有较好的静动态性能,同时实现床身质量尽量降低,获取最大刚质比。通过多载荷工况下不同方案模型性能综合比较,实现对多方案结构的快速优选。

均压腔闭式止推轴承静动特性分析

在传统静压气浮轴承模型中节流小孔被简化为一个点,同时对于闭式轴承,上下两个止推轴承的耦合效应被忽略。针对这一问题,建立了包含均压腔的修正雷诺方程,在考虑闭式轴承耦合效应的基础上采用有限单元法与摄动法计算了气膜厚度、供气压力、均压腔深度对闭式轴承静动态特性的影响规律。结果表明上下轴承耦合效应对闭式轴承性能有显著影响,并且可以通过优化均压腔深度提高轴承刚度同时避免气锤自激。

人字形螺旋槽动压止推轴承性能分析

为了研究人字形螺旋槽止推轴承的结构参数对其静动态性能的影响,针对轴承的特殊结构,通过坐标变换在扇形坐标系下,建立了轴承的性能计算模型。在正交坐标系下运用有限差分法对雷诺方程进行了离散和求解,得到了轴承的膜厚压力分布;研究了槽数、槽深和螺旋角等结构参数对轴承静动态性能的影响,综合考虑油膜承载力和刚度等因素,确定了轴承各结构参数对应的最优取值;通过分析人字槽轴承内部流体的流动状态,得到了槽深间隙比对基于层流和紊流两种计算模型下所得结果的影响规律。研究结果表明:人字槽顶端为主要承载区,该区域内存在压力峰值;在加工允许范围内,可以增加槽数,在轴承间隙为0.01 mm,槽深间隙比约为3、槽台宽比为0.7~1、螺旋角为60°时,轴承可以获得较好的润滑性能;当槽深间隙比大于3时,轴承内部会出现明显涡流,导致油膜承载力减小、温升升高,此时基本的雷诺方程不再适用。研究成果可为国产高性能CT设备中液态金属轴承技术提供一定的理论指导。