Structural Design and Control Strategy Analysis of Micro/Nano Transmission Platform

A fully flexure micro/nano transmission platform(MNTP)which has five degrees of freedom is designed on the basis of bridge type amplification mechanism.According to the kinematic theory and the elastic beam theory,the theoretical output displacement equation of the platform is derived,and then piezoelectric actuator(PZT)is calibrated.Meanwhile,a full closed-loop control strategy of the platform is established using the feedforward proportional-integral-derivative(PID)compound control algorithm based on the Preisach model.Moreover,the total transfer function of the micro positioning system is derived,and the calculation method of output signal is acquired.Finally,the theoretical output displacement is verified by finite element analysis(FEA)and positioning experiments.

新型装配式螺旋锚基础数值模拟

为了提高杆塔基础智能建造水平,文章提出一种新型装配式螺旋锚基础,并研究该基础在设计荷载下的受力性能。通过有限元分析软件ABAQUS,分别建立新型装配式螺旋锚基础和普通现浇螺旋锚基础的精细化有限元分析模型,分析上拔组合工况和下压组合工况下的受力情况。研究结果表明:较普通现浇螺旋锚基础,新型装配式螺旋锚基础在设计工况下的混凝土钢筋用量显著下降,承载力接近。本文研究成果可为装配式螺旋锚基础在实际工程中的应用提供一定的借鉴与参考。

机器人用RV减速器多齿啮合特性研究

针对摆线针轮多齿啮合时的接触力对于RV减速器传动精度和疲劳寿命的影响问题,本文研究了RV减速器摆线针轮多齿啮合的动态过程,建立了RV减速器动力学仿真模型。通过仿真计算得到了各摆线针齿啮合点处的法向接触力、摩擦力和接触应力,并与理论公式计算结果进行了对比。最后对RV减速器样机的传动性能进行了测试,确定了摆线针轮传动是引起RV减速器传动误差的主要原因。由RV减速器分段传动误差的标准差分量可以间接地判断摆线针齿不同啮合位置的匹配性,从而经过针对性的齿廓修形进一步提高RV减速器的传动精度。

特高压断路器传动机构动态特性分析

引入修正的库仑摩擦法则,建立在冲击载荷作用下含间隙的连杆传动机构有限元模型,仿真计算结果与试验结果吻合良好。该模型可准确模拟传动机构的传动特性,结果表明:传动机构在分闸过程中会发生较大的弹性变形,产生强烈的机械振动。旋转铰间隙对弹性机构动态特性具有显著的影响,间隙越大,接触力越大,振动越剧烈。

覆冰荷载作用下500kV输电杆塔结构破坏机理试验分析

为考察高压输电塔结构在极限覆冰工况下的破坏模式和倒塌机理,以冰灾中破坏的典型500kV输电塔为原型,设计了一组单、双塔段子结构,模拟覆冰下荷载,进行了静力加载试验,对结构受力过程、破坏形态和应变及变形的发展情况等做了分析。基于通用有限元程序ANSYS,采用壳单元建立了加载塔段结构的实体模型,对试验全过程进行了模拟并与试验结果进行了比较。试验和有限元分析结果表明,主材构件的屈曲是输电塔结构在覆冰荷载作用下的基本破坏特征,斜材内力相对较小,但交叉斜撑面外变形较大。研究表明过大的交叉斜撑面外变形会显著地弱化主材的侧向约束,导致其计算长度增大,屈曲模态呈现出明显的弯扭失稳形式,从而显著地降低其承载能力,因此约束交叉斜撑的面外变形是提高整体结构抗冰承载力的一个主要途径。

大型客机发动机振动载荷传递特性研究

高涵道比涡扇发动机的振动冲击频段向低频转移,使得飞机舱内噪声频率分布中的低频结构传递噪声变得更加突出。为了研究发动机振动载荷通过机翼向机身传递的中低频振动特性,文章针对真实客机的结构动力特性,创新地提出了机翼双梁动力学模型概念,建立了"吊架-机翼-机身"全机动力学有限元模型;基于发动机的振动载荷谱,分析了发动机振动通过机翼向机身结构传递的载荷特性,为后续舱内噪声预计提供了数据输入;并仿真辨识了发动机振动传递的主路径,为舱内声学设计及发动机隔振安装提供了基础数据。文中研究结果对我国大型客机的减振降噪设计工作有重要的工程参考价值。

高层建筑基础与下部地下洞室相互作用的空间效应研究

采用三维可调节点弹塑性有限元-无限元-壳体有限元耦合计算模型,分析了广州新中国大厦建筑基础与既有下部人防洞室共同作用的空间效应,并将基础荷载作用下地下洞室的位移状态与现场量测结果进行了对比验证,由此得出了片筏基础至地下洞室的最小安全距离和一些有关结论。这些研究成果除了能对工程的顺利实施起着十分重要的指导作用外,还可为以后类似工程积累经验和实践资料。

基于UG的传动机构有限元分析方法研究

为了简化有限元分析边界条件设置并增加其准确性,提高分析结果的可靠性,以某型号伺服压力机传动机构为例,研究了利用UG高级仿真模块进行整机结构件受力分析的方法和步骤,探讨了分析的关键问题和注意事项。结果表明,采用整机进行传动机构结构件受力有限元分析,边界条件设置简单、准确,载荷加载方便,结构件之间载荷传递和相互约束由系统完成,分析结果可靠性增加。采用UG高级仿真功能进行传动机构有限元分析的关键问题是传动机构边界约束的设定和结构件之间网格接触关系的设置。

一种对中定位机构的设计及其优化分析

显示器定位夹具是显示器装配生产线上的关键设备,对实现显示器自动化装配起到了重要作用。文中针对显示器定位夹具设计了一种关于曲柄滑块式的对中定位机构。为了提高夹具的定位精度和通用性,采用惩罚函数法对曲柄滑块机构优化求解,运用MATLAB对其仿真,并通过有限元方法对关键部件进行优化。研究表明,滑块在对零部件的夹紧定位过程中具有一定的行程,且受到曲柄、连杆的长度和最小传动角的影响。当曲柄和连杆的长度分别为300 mm和500 mm时,机构的通用性能达到最佳。最后通过有限元方法对关键零件优化分析,得到了最优结果,对中定位机构的定位精度达到了0.38 mm。

摆线针轮传动机构的偏心距对承载能力的影响

针对国产RV减速器承载能力低、运动精度低、整机寿命短等瓶颈问题,本文基于摆线轮齿面修形表征方法,构建摆线轮与针轮之间的啮合侧隙分布函数,系统研究负载作用下,摆线轮与针轮之间的载荷分布规律,提出摆线轮与针轮之间最大啮合力的判定方法,结合摆线针轮传动的接触强度分析理论及多齿接触承载分析理论,建立了摆线针轮传动机构的承载能力评估模型,并探究偏心距对摆线针轮传动承载能力的影响规律。结果表明:随着偏心距在一定范围内增加,摆线针轮承载能力系数先增后减,偏心距为0.98 mm时承载能力最高,并通过有限元分析验证其准确性。

大跨混合连续箱梁桥钢混结合段传力机理试验与分析

依托福州马尾大桥设计制作了几何缩尺比为1∶3.5的钢混结合段大比例模型,采用精细化实体有限元方法,开展不同设计荷载组合工况下的静力加载分析,以揭示此类新型钢混结合段在大跨混合连续箱梁桥中的传力机理.结果表明:承载能力极限最大弯矩组合工况下,试验模型混凝土梁段全截面受压,结合面处顶板混凝土最大压应力为-23.6 MPa、底板钢板最大拉应力为115.8 MPa,均小于材料的设计强度;加载至1.4倍承载能力极限状态工况,钢混结合段试验模型并未出现明显破坏,各关键截面测点的荷载-位移/应变曲线基本呈线性关系,结构始终处于弹性工作状态,表明该钢混结合段的设计具有充足的安全储备;同时钢混结合段沿纵桥向分布的各截面竖向变形没有明显突变,说明该钢混结合段传力平顺,可保证主梁刚度从混凝土箱梁段到钢箱梁段的平稳过渡.相关研究成果可为今后此类混合连续箱梁桥的设计与施工提供参考.

机械传动系统扭转振动模式的有限元分析

主要运用了有限元分析的方法来研究机械传动系统体系中的扭转振动及其效果,在此基础上经过相应数据处理与计算之后,基于灵敏度的效果评价分析来进一步对该机械设定模型进行动力学修改,最终分析出机械传动系统扭转振动频率的发生概率时空分布。

甘蔗收获机分动箱传动轴失效的有限元分析

分动箱在运行一段时间后,出现了轴承内圈被压坏、轴承滚珠脱落、传动轴键槽崩裂失效等现象。针对现有的甘蔗收获机分动箱传动轴存在的问题,本文以失效最严重的砍蔗剥叶齿轮的动力输出轴为研究对象,对其进行有限元分析。有限元静力学分析结果表明动力输出轴在强度和刚度上满足生产要求;结合虚拟样机技术,仿真分动箱齿轮在平行不同轴情况下的动载荷曲线啮合情况,获得动力输出轴的动载荷曲线,进而加载在动力输出轴上进行有限元瞬态动力学分析,分析结果表明最大应力集中值出现在小轴颈端的键槽处,超出了材料的许用范围,必然造成传动轴的失效。甘蔗收获机分动箱传动轴的有限元分析结果揭示了传动轴失效的原因。

基于Maxwell的无线电能传输耦合机构的磁屏蔽分析

为了提高无线电能传输系统的传输效率,同时减少耦合机构在运行时对环境造成的电磁影响,提出了一种使用铁氧体磁屏蔽材料对耦合机构的电磁能进行塑形的方法。首先,分析了耦合机构的互感对无线电能传输系统输出功率和传输效率的影响。然后,利用有限元分析软件Maxwell建立了耦合机构的3D模型,计算了耦合机构没有磁屏蔽和三种不同形状磁屏蔽材料的互感,同时分析了不同情况下耦合机构中心位置的磁场强度。磁屏蔽可以有效提高系统传输效率,增强耦合机构内磁场强度,降低耦合机构外磁场强度。

可重复使用运载器舵轴裂纹扩展寿命分析

针对可重复使用运载器舵轴中应用的30CrMnSiA及0Cr17Ni4Cu4Nb两种典型材料,开展了裂纹扩展速率测试,确定了其裂纹扩展参数;基于扩展有限元方法,建立了30CrMnSiA及0Cr17Ni4Cu4Nb两种材料平板结构的裂纹扩展寿命预测模型,预测结果与试验结果吻合良好。建立了含初始1mm裂纹的重复使用运载器舵轴裂纹扩展模型,确定了其裂纹扩展寿命,分析模型和结果可用于指导该类结构的损伤容限设计。

基于Pro/E和ANSYS的PA44-180飞机主起落架故障分析

针对PA44-180飞机主起落架收放机构元件裂纹问题,利用Pro/E对起落架组件进行建模,并对起落架进行运动仿真,反求起落架系统各元件位置关系数据。根据Pro/E测得的数据,对收放机构在收上位的情况,进行再次建模,并将其导入ANSYS Workbench中建立有限元模型,对两种拉力工况下收放机构元件的应力情况进行有限元分析。根据分析结果,给出了起落架维护的建议,可有效预防裂纹的产生。

基于有限元分析的乘用车传动轴材料与结构改进

为获得低成本且性能良好的传动轴,以乘用车传动轴总成为研究对象进行传动轴结构设计,并根据有限元分析结果对其进行材料和结构改进。运用Catia软件建立传动轴模型,利用ANSYS Workbench软件模拟分析传动轴在最大扭转载荷下的力学性能以及传动轴的振动特性,得到传动轴在该工况下的应力、应变分布情况以及传动轴在约束情况下的振动模态。分析结果显示:传动轴的扭转刚度满足设计要求,同时传动轴在约束情况下的振动频率高于发动机最高转速的振动频率,两者不会发生共振,但传动轴总成中的十字轴的最大应力高于其屈服强度,同时凸缘叉、万向节叉和花键轴均不满足最小安全系数高于1.5的设计要求。基于这一结果对凸缘叉、万向节叉、十字轴和花键轴进行材料和结构改进,发现改进后传动轴总成中各个零件的安全系数都高于1.5,符合设计要求,同时,传动轴的扭转刚度和震动频率的最低值都有所提高,进一步提高了传动轴的安全性。

基于Ansys的高压输电塔风振特性分析

在电力大范围应用的背景下,研究输电线路的振动特性对电网整体的安全性有着极其重要的意义。文中推导了三线两塔耦合系统的力学简化模型,利用Ansys软件建立了典型的500 kV交流双回路耐张塔模型,在此基础上利用Davenport风速谱对电力塔模型节点的风载荷进行了模拟,阐明了分析的有效性。利用理论方法和有限元方法分别计算了塔-线耦合体系的动力特性,结果表明理论计算与有限元结果保持一致,证明了理论的有效性。此外通过有限元的分析还能看出耦合系统出现了一部分由塔或线诱发的新振型,且同阶下耦合的振动频率要小于单塔的振动频率。

装配体有限元分析方法研究

为了解决装配体有限元分析方法在构建有限元模型的难题,以大连丰汇石油设备制造有限公司的设备的传动机构为例,研究了利用装配体有限元分析法对整机构建有限元模型,介绍了轴承有限元简化和MPC算法在构建有限元模型的应用。结果表明,运用此方法对该设备的传动机构进行有限元分析,使分析结果更接近真实情况。为今后装配体有限元分析法在构建有限元模型方面提供了一个更有效实用的手段。

传动杆变形状态下CT14型断路器弹簧操动机构应力分布研究

高压断路器动作时,因冲击载荷巨大变化引起的传动杆变形对操动机构整体应力分布影响较大。为了研究传动杆变形状态下的高压断路器操动机构应力分布,首先构建CT14型弹簧操动机构的三维模型,然后利用有限元软件Hy.perMesh对CT14型弹簧操动机构进行有限元建模,并通过LS-Dyna计算传动杆变形故障下弹簧操动机构各关键零部件的应力分布特性,最后通过对操动机构关键部位进行应力采集实验来验证理论分析的正确性。通过仿真结果与实验结果的对比分析发现,出现传动杆变形故障后,操动机构大部分零部件的应力分布随故障程度的加深而减小。