基于CAD/CAE的前翼板支架拉延模设计

运用CAE分析软件对前翼板支架成形过程进行了仿真分析,预测了拉延成形过程中的起皱和拉裂等缺陷,模拟分析得出前翼板支架起皱分析图、厚度变化图和成形极限图,并依此来判定其成形效果。运用正交试验法研究了压边力、冲压速度、摩擦因数、模具间隙和拉延筋阻力系数5个工艺参数对成形结果的影响,获得了工艺参数优化组合为:压边力1800 kN、冲压速度2000 mm·s^(-1)、摩擦因数0.16、模具间隙1.1 t、拉延筋阻力系数0.5,优化后产品最大减薄率为20.4%,最大增厚率为7.5%,符合产品要求。利用UG WAVE技术,采用自顶向下的装配建模,快速设计出了前翼板支架拉延模具结构,该技术符合参数化产品设计过程和规则,使模具设计和修改更加便利。最后在试模阶段对前期工艺方案进行了验证,得到的试模结果和仿真分析结果基本保持一致,产品最大减薄率为21.3%,最大增厚率为8.1%,均满足成形要求。

一类轮式移动机器人的滑模轨迹跟踪控制研究

文中研究了一类存在匹配和非匹配不确定性的轮式移动机器人(Wheeled Mobile Robot,WMR)的轨迹跟踪控制问题。提出了WMR的动力学模型,并将该模型转换为状态空间方程形式。通过改进超扭曲算法结合Lypunov稳定性理论,设计出系统的2阶滑模控制器。该控制器不仅可以使滑动变量快速收敛到零,而且使系统状态具有良好的跟踪效果。通过一个数值算例验证了所提出理论的有效性,确保了系统的跟踪性能。

M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢CMT对接焊连接机理

本工作以ERNi-1镍基焊丝为填充金属,通过冷金属过渡焊接技术(CMT)对粉末冶金制备的M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢进行连接;采用拉伸实验、维氏显微硬度测试、SEM及EDS表征焊接接头力学性能及微观组织,统计焊缝及M390一侧不同区域的晶粒尺寸及碳化物分布情况,研究焊接接头的连接机理。研究结果表明:通过CMT对接焊成功实现M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢的连接,得到无孔洞、无夹杂等缺陷的焊接接头。最佳焊接工艺参数为焊接速度4.5 mm/s、送丝速度9 m/min、焊接电流110 A、焊接电压18.1 V,对应焊接接头抗拉强度达到493 MPa、延伸率为21.8%,断裂于焊缝位置,且断裂类型为韧性断裂,其塑性远高于M390母材。焊缝组织由奥氏体组织及(Ti、Ni、Al)的碳化物组成。焊缝与M390实现良好的冶金结合,但在304熔合区有明显的熔合线。M390热影响区由于受热输入及焊接残余应力的影响,其基体中残留奥氏体被诱导发生马氏体相变,导致M390热影响区基体中碳元素过饱和,析出的碳元素不仅使得碳化物数量增加,而且促使碳化物类型由M_(23)C_(6)向M_(7)C_(3)发生转变。M390粗晶区碳化物尺寸最大,呈现出条形状形貌;M390细晶区碳化物尺寸介于M390母材与M390粗晶区之间,呈现出条形状和颗粒状两种形貌。M390高碳马氏体不锈钢一侧热影响区的晶粒尺寸明显小于采用传统熔化焊时马氏体钢热影响区的晶粒尺寸,充分体现CMT焊接对M390高碳马氏体不锈钢热影响区粗化问题的改善。

摆动工况下满装球轴承动态性能分析

基于滚动轴承动力学和摩擦学建立了满装球轴承的非线性动力学微分方程组,并采用预估-校正的GSTIFF(Gear Stiff)变步长积分算法进行求解。以此方法研究了摆动工况下轴承的沟底直径、沟曲率半径等结构参数对其疲劳寿命的影响,结果表明:轴承疲劳寿命随内圈沟底直径的增大而提高,随外圈沟底直径的增大而降低;轴承疲劳寿命随内、外沟曲率半径的增大均呈下降趋势。同时采用正交分析法对疲劳寿命、径向刚度和摩擦力矩3个方面的轴承动态性能进行多目标加权组合和分析,完成了轴承结构参数的优化,优化后轴承的疲劳寿命和径向刚度分别提高了13.6%和4.3%。

柔性套圈对轴承接触特性的影响研究

以RV减速器用薄壁角接触球轴承和风电主轴用圆锥滚子轴承为例,分析刚性套圈模型和柔性套圈模型对轴承接触特性的影响。结果表明:采用柔性套圈模型,RV减速器用薄壁角接触球轴承中载荷分布更加均匀,接触应力变小,轴承承载能力增强。对于风电主轴圆锥滚子轴承,采用刚性套圈模型设计轴承将会导致最大接触应力被低估,造成轴承承载能力不足。

高碳马氏体不锈钢M390与奥氏体不锈钢304闪光对焊的微观组织及力学性能

通过闪光对焊方法连接M390高碳马氏体不锈钢与304奥氏体不锈钢.通过室温拉伸试验、显微硬度测试表征了焊接接头的力学性能.采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和X射线衍射(XRD)分析了焊接接头的微观组织形貌、元素扩散及各区域相组成.结果表明,利用合适的焊接工艺参数,M390与304之间可以形成焊缝形貌美观、抗拉强度最大值为480.62 MPa、断后伸长率为6.2%的闪光对焊焊接接头.焊缝组织由马氏体、奥氏体、M_(23)C_(6)和M_(7)C_(3)组成.M390侧及焊缝中碳化物类型为(Cr,V)碳化物.M390热影响区不同位置受到的热影响不同,导致在不同位置碳化物的聚集长大程度不同.M390粗晶区中碳化物聚集长大的同时有新的碳化物不断析出,碳化物以长条状和颗粒状两类形貌存在,而细晶区中碳化物尺寸小,以颗粒状存在.焊接接头为脆性断裂,断裂位置在焊缝,这与焊缝组织及焊接接头元素扩散相关.

非稳态工况下弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性分析

航空发动机主轴系统中滚动轴承常与弹性支承和挤压油膜阻尼器(Squeeze film damper,SFD)联合使用,以降低转子的振动。由于支承方式的改变,轴承的运动状态发生较大的变化。基于滚动轴承动力学理论和模态综合法,建立了弹支SFD圆柱滚子轴承-刚性转子刚柔耦合动力学分析模型,开展了转子不平衡量产生的非稳态载荷对弹支SFD圆柱滚子轴承动态特性的影响研究。结果表明,非稳态工况下,弹支SFD圆柱滚子轴承保持架打滑率表现出明显的波动;挤压油膜阻尼器结构参数对轴承承载和打滑特性有不同程度的影响;周期性的时变载荷使保持架打滑增大且打滑率呈现无规则波动。

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能.结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.

行星轮滚针轴承保持架强度分析

针对公转-自转工况下滚针轴承保持架失效问题,基于滚动轴承动力学理论,建立了公转-自转工况下的滚针轴承动力学微分方程组,采用GSTIFF变步长积分算法对轴承进行了求解。以保持架应力来评估保持架强度,开展了轴承工况条件对保持架应力影响的研究并指导保持架选材。结果表明,有公转工况下,保持架应力明显大于无公转工况;滚针与保持架碰撞力主要影响滚针与保持架接触区处的应力值,并随碰撞力的增大而增大;保持架离心力主要影响保持架横梁斜坡夹角处的应力,并随离心力的增大而增大。公转速度较低时,保持架材料选0Cr18Ni9Ti更合适;公转速度较高时,则选20CrMo更合适。

套圈变形诱发的薄壁角接触球轴承摩擦特性

针对薄壁轴承在制造、安装过程中套圈变形引起的轴承摩擦力矩变化机理不明的问题,基于滚动轴承动力学理论,构建了计入套圈变形时变表征的薄壁角接触球轴承动力学分析模型与摩擦力矩数学模型,研究了套圈沟曲率半径、变形相位角、半幅值及工况条件对轴承摩擦特性的影响规律。结果表明:沟曲率半径系数对轴承摩擦力矩的影响随转速临界值变化而发生改变,该转速值在计入套圈变形时较理想套圈会出现超前或滞后。优化配置套圈变形相位角可降低变形对摩擦力矩的作用。载荷比会影响形成轴承摩擦力矩最小的套圈变形相位角,其对套圈两瓣波相位角变化的影响小于三瓣波变形。合理控制套圈变形半振幅可降低对轴承摩擦力矩波动性的影响。