基于响应面法和粒子群算法的电机轴多目标优化

为满足新能源汽车电机轴的轻量化设计需求,文中提出了一种基于响应面法和粒子群算法相结合的多目标优化方法。以电机轴的内径为设计变量,在满足强度约束的条件下,将电机轴质量、多危险截面处等效应力和1阶临界转速作为设计目标构建了多目标优化模型。建立Box-Behnken试验设计得到4因素3水平的有限元分析试验方案,采用最小二乘法拟合了各子目标的高精度响应面方程,并根据各子目标的重要程度引入影响因子,建立了统一的全局优化目标函数。最后,结合惯性权重线性递减的粒子群算法对全局目标函数进行了寻优。优化结果表明:电机轴的质量减小了4.8%,1阶临界转速提升了8%,且两处危险截面的等效应力分别减小了2.9%,2.5%。

基于Archard模型的螺杆钻具十字万向轴啮合面磨损规律研究

十字万向轴对于螺杆钻具的扭矩与转速传递具有重要作用,然而十字万向轴的运动磨损使得传递效率大大降低。为探究十字万向轴啮合面的运动规律与防磨合金块的磨损规律,建立十字万向轴多体运动和合金块体积磨损量计算的联合仿真物理模型;依据赫兹接触理论和Archard磨损理论对仿真模型的接触边界条件进行设定,对磨损条件进行定义,研究共轭运动副啮合面之间的运动规律与接触力的变化规律;以多体运动仿真求解所得啮合面的运动路径和接触力峰值作为防磨合金块磨损分析的边界条件,研究不同结构形态对防磨合金块体积磨损量的影响规律。结果表明:当运动啮合稳定后,啮合面会产生沿着切向与轴向的合成方向做往复滑动摩擦运动,接触力呈现周期性波动规律;接触面不同结构形态与关键结构参数对合金块的磨损量有显著影响,采用凹双斜面结构可有效提升合金块的耐磨性。该研究可以为十字万向轴的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

1000MW汽轮发电机组轴系多跨零试重动平衡技术应用分析

随着我国电力装备制造水平及高速平衡技术的快速发展,近年来新投产的大型汽轮发电机组振动故障率呈现快速下降趋势。受实验条件限制,以三大动力为代表的制造厂商在汽轮发电机组转子出厂前只对单转子进行动平衡,而汽轮发电机组的轴系实际工作状态为多转子刚性连接,多支撑同步承担的多转子高速旋转轴系。受支撑刚度和连接刚度的影响,部分转子的原动态响应特性发生变化,加之残余不平衡响应的耦合,导致若干机组在试运期间相继发生轴系多跨振动超标故障。以一台1000MW汽轮发电机组多跨轴系振动故障处理为例,从轴系布置形式、振动机理、平衡策略等方面进行论述,归纳提出多跨零试重动平衡技术,为类似故障的诊断与分析提供参考。

拖拉机多路阀软轴操纵机构分析及改进

对拖拉机多路阀软轴操纵机构进行了简单介绍,并针对拖拉机在作业过程中出现的操纵力大及舒适性差的问题,提出一种在软轴和多路阀之间增加传动机构的解决方案。此方案只需对操纵机构进行局部改动,具有改进周期短,通用性高的特点,节约了生产制造成本,且易配套推广,为拖拉机操纵力优化提供新思路。

基于多目标决策的竖井施工方案优选

竖井施工方案的选择涉及施工效率、经济性、安全性和环保性等多个关键维度。为实现这些目标的综合优化,本文首先构建了包括施工速度、单位掘进成本、施工安全性等在内的多目标优选指标体系。随后,收集各施工方案在效率、经济、安全、环保方面的指标数据作为分析样本,并运用优属度公式对数据进行归一化处理。在此基础上,提取理想最优与最劣方案的优属度向量。进一步,采用层次分析法为各项指标分配权重,并据此计算各竖井施工方案的权距优距离和权距劣距离。以最小化权距优、劣距离平方和为目标,求解出各方案的最优隶属度值。通过对比各方案的隶属度值,可确定综合最优的竖井施工方案。实践验证表明,该方法能有效指导矿山竖井施工方案的优选。

某型电机轴开裂原因

某型电机在使用过程中振动异常,停机检查发现电机轴表面存在裂纹。采用宏观观察、化学成分分析、金相检验、力学性能测试、扫描电镜分析等方法研究了该电机轴开裂的原因。结果表明:电机轴断口呈多源疲劳快速扩展特征形貌;堆焊工艺不当,使堆焊层硬度较低,且形成了脆性较大的自回火马氏体;在运转过程中,电机轴主要承受扭转载荷,轴表面所受应力最大,因此优先在轴表面堆焊层形成微裂纹,裂纹在扩展过程中汇聚形成多源疲劳,并在扭矩作用下裂纹呈八字形扩展,最终导致电机轴发生开裂现象。

多绳摩擦式提升机动力学特性研究

以JKMD-4.5×4P型多绳摩擦式提升机为例,基于ANSYS有限元分析软件对提升机进行模拟分析,明确正常工况条件下罐笼及钢丝绳的动力学特性,为提升机调试与结构优化提供支持。通过验证分析发现,模拟分析结果较为准确,基本与提升机实际运行时动力学特性变化曲线相符。

重型商用车传动轴布置校核及优化方法

重型商用车多采用十字轴万向节传动,传动轴十字轴布置夹角是影响传动轴总成寿命的重要因素。首先,通过对传动轴失效模式和受力情况进行分析,得出传动轴夹角过大是导致其失效的主要原因之一,然后采用多体模型与试验设计(DOE)分析方法得出动力学的最优布置角度,最后对传动轴布置硬点、连接法兰偏置距与法兰长度进行优化。优化后传动轴当量夹角明显减小,有效提升传动轴使用寿命,解决了传动轴失效问题。

基于LMD与AO-PNN的中介轴承故障诊断方法

针对航空发动机中介轴承受噪声干扰大、传递路径复杂导致采用传统方法难以进行故障诊断的问题,提出了一种基于局部均值分解(LMD)与相关系数-能量比-峭度准则、结合天鹰座优化算法(AO)优化概率神经网络(PNN)的中介轴承故障诊断方法。使用LMD对传感器采集的振动信号进行分解;利用相关系数-能量比-峭度准则判决筛选分解得到的PF分量,重构筛选后的信号;计算重构信号的多尺度排列熵(MPE),以构建特征向量;通过AO优化的PNN的平滑因子,将优化后的神经网络用于中介轴承的故障诊断。基于中介轴承故障试验数据对诊断结果进行了分析,结果表明:提出的方法可以有效诊断高背景噪声、复杂路径干扰下的航空发动机中介轴承的典型故障,与粒子群优化的概率神经网络方法(PSO-PNN)和传统的PNN方法相比,其诊断准确率分别提高了3.875%和8.125%,具有较好的全局收敛性和计算鲁棒性。

82300 DWT多用途船混合电力系统设计应用

针对配置有高压岸电系统、储能系统、轴带发电机以及储能系统等多种能源运行模式复杂实船设计及应用情况,以82300多用途船作为研究对象,研究储能系统、高压岸电系统组成、设备配置、系统运行模式要求等方面的内容,同时结合本船甲板的四台吊机的操作负荷情况,通过合理的设置,使其达到最优负荷分配,结果表明,通过合理系统设计、配置,可以满足多种供电设备协调工作,使船舶处于最优供电情况,以减少船舶的排放和能耗损失。

变速箱中间轴焊接结构多轴疲劳寿命分析方法

重载车辆传动系统具有大速比、大扭矩的特点,其变速箱中间轴焊接结构承受复杂工作载荷,焊缝处易发生多轴疲劳破坏。为了更准确有效地对中间轴焊接结构的疲劳寿命进行评估,基于多轴结构应力法提出一种重载车辆变速箱中间轴焊接结构疲劳寿命分析方法,即建立含有焊缝细节的中间轴焊接结构有限元模型,求解得到焊缝危险点处的结构应力分量时间历程,并在结构应力平面上合成载荷路径,求得非比例加载路径的等效应力范围,最后结合主S-N曲线确定焊接结构的疲劳寿命。采用该方法分别对中间轴焊接结构的焊根、焊趾部位进行疲劳寿命分析并与疲劳台架试验结果进行对比,结果表明:分析得到的疲劳破坏位置和寿命值与疲劳台架试验结果均有良好的一致性,且焊根与焊趾寿命分析结果间的差异与已有文献多轴疲劳试验数据相一致,说明采用多轴结构应力法对变速箱中间轴焊接结构的疲劳寿命评估是可靠的。

铅笔刀轴螺旋盲孔脱模机构注射模设计

针对铅笔刀刀轴绞盘驱动轴塑件两条螺旋肩岭上所设置的28个异向盲孔抽芯脱模困难的问题,设计了一种一个驱动块带动多个型芯的一带多脱模机构,该种抽芯机构的特点是,通过1个滑块机构拉动多个盲孔型芯按照盲孔型芯各自的抽芯方向同步实施抽芯,从而能有效减少抽芯机构的设置数量,简化模具结构。为达到取件高效率的目的,一带多脱模机构的驱动由模具的机械开模动力驱动,避免了油缸等驱动力源所带来的脱模延迟问题,保证高效抽芯脱模的同时,机构件工作的可靠性也得到有效保障。模具结构采用单腔三板模结构,分4次开模打开。模具中使用了6个一带多脱模机构,2个油缸抽芯机构。在优化、简化模具结构设计上有较好的设计参考价值,同时也拓展了铅笔刀工业产品结构设计的空间。

基于光学自准直原理的多维转轴角度偏差测量方法

文章提出了基于光学自准直原理的多维电动调节机构旋转轴夹角的测量方法,并将该方法用于终端光学组件中的倍频晶体二维调整机构旋转轴夹角的测量实验。结果表明,提出的方法能够有效实现二维电动调节机构旋转轴夹角的测量,且测量误差可控制在3.06″。该方法可广泛应用于复杂精密光学系统多维调节机构旋转轴角度测量与调试。

薄壁四点接触球轴承-腕部关节系统接触动力学分析

在机器人实际工况中,针对含有薄壁四点接触球轴承的机器人腕部关节系统的运动稳定性问题,对腕部系统模型进行了简化设计和仿真研究。在考虑薄壁结构的弹性变形和动态接触作用耦合影响的基础上,建立了刚柔耦合工业机器人腕部关节系统模型,分析了不同受载工况和正反转驱动下的变形规律和动态特性。首先,基于多体动力学和Hertz接触理论,设计了包含薄壁四点接触球轴承和中空轴及基座的腕部关节系统刚柔耦合接触动力学仿真模型;然后,考虑薄壁中空轴、基座、轴承套圈和保持架的结构弹性变形、钢球和套圈滚道、保持架的动态接触作用,研究了机器人腕部关节系统两种实际工况对保持架和钢球角速度、保持架和薄壁基座振动位移、钢球与套圈的动态接触力的影响;最后,计算分析了两种工况下腕部关节系统的动态载荷规律和振动响应特性。研究结果表明:在相对较大的径向载荷作用下,保持架和钢球会出现打滑现象,速度呈现周期波动,保持架和基座具有更好的运动稳定性,其薄壁轴承内部载荷降低,主副接触对均承担联合载荷,轴承内部载荷稳定性也更好。该仿真模型及结果可以为薄壁腕部关节系统的动力学分析与设计提供参考。

等距圆弧面细长轴多轴车削工件系统模态分析

等距圆弧面细长轴是等距型面联接中的主要部件,为了高效率地加工等距圆弧面细长轴,设计了多轴车削工件系统,采用ABAQUS有限元分析软件对工件系统进行约束模态研究。利用单因素变化法研究细长轴长度、直径对系统固有频率和模态振型的影响。结果表明,工件系统的各阶固有频率随长度增加呈下降趋势,随直径增加呈上升趋势。改变工件系统的长度和直径对系统模态振型的影响不大,不同长度和直径工件的振型前8阶为一阶弯曲变形,8~16阶为二阶弯曲变形。因此,等距圆弧面细长轴多轴车削工件系统在高阶振动过程中可能发生干涉现象。

轴段空心度对舰船复杂推进轴系动力学特性影响分析及多目标优化研究

轴系动力学特性直接影响到舰船航行的安全性、隐蔽性和可靠性,为分析清楚轴段空心度对舰船推进轴系动力学特性的影响,以某复杂推进轴系为研究对象,基于有限元法建立其动力学分析模型;采用雷诺方程计算轴承油(水)膜刚度,基于螺旋桨升力线理论近似计算螺旋桨轴承力作为振动激励,研究得到螺旋桨轴、艉轴及中间轴空心度变化对轴系校中及振动特性的影响规律;在此基础上,以各轴段空心度为变量,应用多目标优化算法开展轴系动力学特性综合优化。优化结果表明:轴系前后艉轴承负荷差减小了4.1kN,回旋振动和纵向振动的最大振幅均有所减小,轴系动力学特性得到改善。

双馈风电场的虚拟多联轴耦合与功率振荡抑制技术

虚拟同步机的多联轴耦合设计可灵活实现多机组一致性响应及协同优化运行,是风电场在功率振荡抑制中整体性能提升的关键。该文首先定义虚拟同步双馈风机与同步机之间的虚拟联轴,建立虚拟多联轴耦合下的系统动态模型,并分析多台虚拟同步机电气距离对系统功率振荡特性的影响机理。其次,通过分析多联轴耦合下虚拟同步机和同步机之间的功角幅频振荡特性,获取双馈风电场内虚拟同步多机一致性响应条件,并提出风电场的虚拟多联轴耦合控制方法,通过多联轴优化设计激发多机整体抑振性能。最后,搭建风电场高渗透下的新英格兰系统,验证所提控制策略通过一致性优化及多机协调,可形成风电场抑振整体效应,提升其对系统功率振荡及频率的支撑能力。

基于多区模型的住宅公共烟道倒烟现象研究

为研究住宅厨房公共烟道倒烟现象的产生原因,本文采用Modelica语言建立了公共烟道动态仿真多区模型,以现场测量值进行了验证,仿真得到了不同工况下多层、小高层、高层住宅厨房公共烟道内静压分布情况和各层的排烟效果,定量分析了倒烟现象对室内空气品质的影响。结果表明,当前油烟机防倒烟止回阀装置的密封性有局限,高层建筑在油烟机开机率较大时难以达到预期效果,需在止回阀性能、导向负压式排烟管道设计及油烟机排风自动增压技术上进一步改善。

十字万向轴多体动力学仿真与啮合面磨损机理

目前对非密封式十字万向轴所产生的运动磨损机理研究较少。为此,建立了十字万向轴多体动力学仿真物理模型,研究了中间轴与上接头、下接头共轭运动副之间的运动规律及其啮合面之间接触力和摩擦力的变化规律,对比分析了现场测试与理论计算的结果。分析结果表明:工作时,十字万向轴啮合面之间先产生法向碰撞后达到相对稳定的啮合状态,再沿着轴向与切向的合成方向形成周期性往复滑动摩擦,并最终使其端面与侧面出现严重磨损;接触力与摩擦力在啮合面产生碰撞时,呈现无规律分布状态,在达到相对稳定的啮合状态后,首先出现峰值,然后呈现先减小后增大的周期性变化规律。所得结论可为十字万向轴啮合面耐磨性结构优化设计提供理论参考。

混动车型平衡轴齿轮敲击噪声优化

为了优化纵置混动车型平衡轴齿轮敲击噪声,对比横置车型结构差异,识别出飞轮惯量变大,曲轴模态降低,平衡轴驱动齿圈角加速度变大,导致平衡轴齿轮敲击,而常规单级减振器匹配呈现“此消彼长”规律,无法覆盖发动机全转速段角加速度优化目标,因此开发出双级扭转减振器,降低平衡轴驱动齿圈角加速度,可解决齿轮敲击问题;使用Simpack软件搭建了齿轮敲击多体动力学模型,研究了平衡轴齿轮敲击产生和传播机理,进而开发出双消隙平衡轴,通过减小啮合过程中轮齿双侧受力冲击,进一步优化了齿轮敲击噪声。结果表明,综合使用双级减振器和双消隙平衡轴可解决齿轮敲击问题,对平衡轴齿轮设计和敲击问题优化具有重要的工程意义。