基于Romax的新能源汽车减速器齿轮修形研究

以某增程式新能源汽车减速器系统为研究对象,Romax为研究平台。结合齿轮的微观修形理论,以传递误差、面载、齿根应力和接触应力作为优化目标,结合第二代遗传算法提出了一种以齿向鼓形量、齿向斜度、渐开线鼓形量、渐开线斜度综合修形的全新修形方法。通过对优化前后各目标参数的分析对比,得出修形后减小了传递误差、齿根应力等、改善了面载、应力偏载等问题,同时齿轮的传动性能得到了明显提升,其研究方法可更好地指导企业生产实践。

基于多物理场耦合的Q345钢应力腐蚀行为研究

海上风力机组的支撑结构和相应的变压器平台极易受到腐蚀,腐蚀缺陷会导致应力集中,从而严重影响风机设备的使用寿命。以Q345钢为研究对象,采用COMSOL多物理场仿真软件建立一种Q345钢表面腐蚀缺陷生长预测的有限元模型,模拟研究海洋环境中Q345钢的应力腐蚀行为。通过电化学腐蚀试验得出Q345钢的Tafel关系,应用多物理场耦合计算应力对腐蚀缺陷处电化学腐蚀的影响,结合Faraday定律开展腐蚀缺陷的生长预测。结果表明:随着拉伸应变和缺陷深度的增加,缺陷处的应力也随着增加,加速了缺陷处的失效;当应力在缺陷处引起塑性变形时,局部腐蚀活性显著增强;在缺陷处的力学和电化学效应改变了缺陷中心的应力分布,增强了缺陷中心腐蚀速率。

基于粒子群算法的开关磁阻电机控制系统研究

针对开关磁阻电机本身所具有的强非线性,转矩脉动大、调速性能待改进等问题,采用了一种基于粒子群优化模糊PI控制并结合柔性神经网络的控制方法,将模糊控制理论与PI控制相结合,并通过粒子群算法进行优化。进行了速度外环为无优化模糊PI控制、传统PID控制以及粒子群优化模糊PI控制三种仿真实验,三种仿真实验均采用柔性神经网络作为转矩内环。对比仿真结果发现,粒子群优化模糊PI控制在额定转速为150 r/min、800 r/min、1500 r/min三种情况下的转矩脉动最小,提高了系统的鲁棒性,对比实验表明,粒子群优化的模糊PI控制作为速度外环,柔性神经网络作用于转矩内环的控制方法性能优良,适用于开关磁阻电机的转矩脉动抑制。

含间隙关节的双推杆机械臂运动特性研究

建立了间隙关节的数学模型和含间隙关节的双推杆机械臂运动学模型;利用仿真模拟分析了单间隙关节A、单间隙关节B、双间隙关节A和B三种不同间隙关节位置和数量对机械臂末端轨迹、速度和加速度的影响,并采用绝对误差作为评价指标对影响程度进行了定量分析;搭建实验台对仿真结果进行了实验验证。结果表明,间隙关节导致机械臂末端运动轨迹在X轴和Y轴方向产生误差,且双间隙关节A和B造成的轨迹误差近似为两个单间隙关节的轨迹误差之和;机械臂末端速度和加速度曲线因间隙的存在而产生脉冲波动,其中单间隙关节A和单间隙关节B对曲线的影响程度相当,双间隙关节A和B在耦合作用下对曲线的影响程度远大于单间隙关节的影响程度。

夹芯磁路下大轴径磁性液体密封性能研究

大直径轴的径向跳动使得磁性液体密封间隙大幅增加,严重削弱了磁性液体密封耐压性能。针对大直径大间隙轴密封耐压能力减弱问题,设计一种具有夹芯磁路的磁性液体密封结构。采用数值模拟的方法研究夹芯磁路下磁性液体密封结构的磁场特性与密封性能,分析夹芯磁路密封结构中密封间隙磁场分布特征,对磁性液体密封经典结构与该新型结构的理论耐压值进行比较和分析。结果表明:与经典磁性液体密封结构相比,该夹芯磁路新型密封耐压能力平均提高约20%,其中在大间隙下耐压能力提升效果更明显;相比于经典磁性液体密封结构,夹芯密封结构的内永磁体使得通过轴的近表面磁力线数量更多;且夹芯密封结构具有更大的磁通密度差值,因而具有更强的聚磁能力。

基于孔型形状系数的双相不锈钢棒材宽展模型研究

目的 针对2209双相不锈钢棒材在开坯轧制阶段宽展计算精度不高、孔型设计不合理、容易产生“折叠”“耳子”等表面缺陷的问题,建立一种基于“椭圆”孔型形状系数的宽展模型,提高产品尺寸精度。方法建立11道次2209双相不锈钢开坯轧制有限元模型,研究轧件温度分布及“椭圆”孔型不同形状系数对轧件宽展的影响,修正传统С.И.古布金计算模型,并与实测数据进行对比,验证修正后模型的可靠性。结果模拟轧制过程中,轧件温度变化趋势与实测值基本相同,11道次后温降为91.87℃,且在孔型突变阶段降幅较大。通过轧件每道次尺寸数据对比得出,С.И.古布金模型宽展计算偏差较大,在第8道次椭圆孔型偏差最大。不同形状系数的椭圆孔型分别模拟轧制后,发现形状系数为2时,椭圆孔型充满度为93.94%,下一道圆孔型充满度为98.92%,此时轧出的产品尺寸精度高。修正后的宽展模型与实测值进行对比,计算精度高于95%。结论 构建的形状系数修正宽展模型提高了轧制宽展计算精度,可用于指导双相不锈钢开坯轧制孔型设计及优化。

PEMFC新型压差流道传质与电化学性能研究

双极板是质子交换膜燃料电池PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)核心组件,极板的流道形状和尺寸直接影响反应气体的利用率以及电池的排水、散热性能。基于极板工作原理提出一种新型PEMFC压差流道构型,研究流道内阴极氧气浓度、水浓度分布、进出口压降、流速的变化,分析电流密度和极化曲线对燃料电池电化学性能的影响;在50%开孔率时,通过对比8组低压直流道和高压直流道的宽度同时增大的仿真结果发现,低压直流道和高压直流道宽度均由2.25 mm减小到0.5 mm时,功率密度峰值提高了31.9%。进一步探究压差流道中增大或保持一种流道宽度不变而改变另一种流道宽度对燃料电池电化学性能的影响,结果表明低压直流道和高压直流道宽度均为1 mm时,功率密度峰值最高可达0.39 W/cm~2。

中碳合金钢42CrMo的ECAP工艺参数模拟及试验研究

高端滚动轴承在服役过程中存在的尺寸稳定性差和滚动疲劳寿命低等问题,严重制约着我国高端装备制造业的发展水平。因此,急需开发具有高强韧性、耐磨、耐疲劳特性的轴承钢。中碳轴承钢作为超高速高精密滚动轴承极具潜力的轴承钢材料,对不同工艺条件下的中碳合金钢ECAP(equal channel angular pressing)工艺参数开展研究,分析了ECAP过程对42CrMo钢的挤压载荷、等效应变、等效应力及温度场数值变化和分布规律。研究结果表明,适当提高挤压初始温度和挤压速度,均可以有效降低挤压载荷和等效应力;加大挤压速度可以明显提升试件挤出温度,但不利于试件ECAP过程形变的均匀性;减小摩擦系数可以显著降低挤压载荷,有助于提高晶粒细化的均匀程度。综合考虑,选定挤压温度950℃,挤压速度10 mm/s、摩擦系数0.03条件下设计试验,可以有效提高ECAP细化晶粒的能力,同时为试件进行下一步热处理提供良好初始条件。以上试验研究是对中碳钢细晶强化的全新探索,可以为其他性能相近的金属材料开展ECAP研究提供技术参考。

不同热处理工艺对耐磨钢复合板界面影响的研究

淬火+低温回火的热处理工艺是耐磨钢复合板的重要工艺,本文研究NM500/Q345/NM500复合板进行不同淬火+回火热处理试验。借助超景深光学显微镜(OM)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等设备,分析了不同热处理(淬火+回火)工艺参数下复合界面处的微观形貌特征、界面元素分布、缺陷成分和显微硬度,研究发现:淬火后复合板结合界面整体复合效果较好。淬火温度的增加促使界面的孔洞明显减小或者消失;同时,原始奥氏体出现长大的倾向,板条束马氏体组织明显增多,板条块减小,复合板耐磨钢层的硬度先增大再减小。

MoDTC增强型磁性液体减摩性能试验研究

为提高磁性液体的减摩性能,在现有Fe 3O 4磁性液体的基础上,通过微量添加二烷基二硫代氨基甲酸钼(MoDTC),制备一种MoDTC增强型磁性液体。对MoDTC增强型磁性液体微观粒子的结构、组成成分、磁性能进行测试分析,在不同载荷、速度条件下进行摩擦磨损试验,探究MoDTC含量对磁性液体摩擦磨损性能的影响。实验结果表明:MoDTC增强型磁性液体比铁磁性液体饱和磁化强度小,且剩磁几乎为0,具有较好的磁性能;在试验研究范围内,Fe 3O 4磁性液体润滑下的摩擦因数比油润滑低,MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数低于Fe 3O 4磁性液体的摩擦因数,且MoDTC质量分数为6%时减摩效果较佳;当载荷在25~45 N范围内,MoDTC增强型磁性液体的摩擦因数先随载荷增大而减小,超过临界值30 N后,摩擦因数随载荷增大而增大。研究结果表明,磁性液体中加入适量的MoDTC具有较好的减摩性能,能在一定程度上改善磁性液体的润滑性能。

不锈钢弯曲应力中性层偏移模型构建与实验研究

为实现不锈钢产品的精密成形,基于双线性硬化本构模型和弹塑性变形理论,采用分层理论,应用经典力学建立了316L不锈钢板料的“V”型弯曲应力中性层偏移模型。结合有限元模拟分析及三点弯曲实验研究结果,分析了关键工艺参数(弯曲半径和板厚)对应力中性层偏移的耦合影响规律,并通过建立二元二次响应面方程对构建模型中的修正系数进行了优化,优化后模型的计算精度显著提升,与实验值和模拟值之间的最大偏差不大于4.76%,为模具优化设计和板料精确选型提供了理论基础。

鼓形齿式联轴器接触理论研究综述

鼓形齿式联轴器由于其特殊的齿面形态,在实现等轴线不对中补偿的同时易导致各齿对非均布承载,破坏了齿面接触的稳定性。国内外学者针对鼓形齿对的接触理论开展了广泛的研究。综述了鼓形齿式联轴器的接触特性与理论研究现状,指出齿对间隙、齿面接触应力、齿对载荷分配的接触理论模型,是实现高性能鼓形齿式联轴器高性能设计的关键技术。

埋弧焊热输入对SnSb8Cu4与20钢结合性能的影响研究

针对重载油膜轴承衬套巴氏合金与钢基体的结合问题,研究了埋弧焊工艺下不同热输入参数对SnSb8Cu4与20钢结合性能的影响,并与传统离心浇铸工艺进行了对比分析。结果表明:埋弧焊工艺下SnSb8Cu4与20钢实现了良好的冶金结合,焊接后巴氏合金组织细小、均匀、致密且组织无偏析,在2300~17000 J/mm热输入下的结合强度约100 MPa,与离心浇铸相比提升了约80%,与MIG焊相比提升了约25%。埋弧焊工艺下巴氏合金表层硬度约25 HV,而离心浇铸工艺下的巴氏合金表层硬度低于20 HV;埋弧焊试样断裂面发生在巴氏合金层,表现为巴氏合金强度不足所引起的准解理断裂;离心浇铸试样断裂面发生在界面层处,表现为界面结合强度不足导致的剥离脱落。埋弧焊热输入的改变会对SnSb8Cu4与20钢的结合强度、巴氏合金的元素分布、晶粒细化程度、硬度等性能产生影响。

弯辊矫直过程变形机理研究

以无初始变形铝板为研究对象,采用数值解析法对弯辊矫直变形机理进行了分析,并建立了不同弯辊量下的矫直过程计算模型。通过ABAQUS有限元仿真模拟和19辊矫直机进行了弯辊矫直过程实验,在相同压下量,弯辊量为0.1、0.2和0.3 mm下,研究了矫直过程中弯辊量对板带浪形的影响。结果表明:相同压下量,板带矫直后浪形高度与弯辊量成正比变化,而浪形纵向周期长度与其呈反比变化;实验数据、模型计算与理论计算的结果误差范围在15%以内,处于合理误差之内。

高承载钢质摩擦副的滑动摩擦磨损性能实验研究

扭矩限制摩擦联轴器是用于传递和控制扭矩的轴系部件,被广泛应用于机械、造船、车辆等行业。所用摩擦片一般为钢或铸铁/有机摩擦材料,适用压力1~4 MPa且尺寸较大。在冶金设备中,运行工况需要大扭矩传递、紧凑结构、短间歇工作等,通用型扭矩限制摩擦联轴器不能满足其需求。使用耐磨材料38CrMoAl、42CrMo、65Mn,以65Mn为基体,形成配对摩擦副。采用万能摩擦磨损试验机、DM、SEM等检测手段,对不同配对摩擦副在高、低载荷下的磨损性能和机理进行研究。结果表明:在低载荷条件下,65Mn-65Mn配对磨损损失最少且磨损量高于另外两种配对1.1~1.6倍,耐磨性最优越,磨损机制为剥削和塑性变形;在高载荷磨损条件下,承受压力最大达到75 MPa,最佳配对材料为42CrMo-65Mn,磨损机制主要为犁削、凿削和少量塑性变形。

不同扫描速度下电子束重熔处理253MA不锈钢的研究

为提高253MA钢的表面性能,对其进行电子束表面重熔处理,并使用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪及摩擦磨损仪对其微观组织、显微硬度和耐磨性能进行表征。结果表明:改性后不锈钢的表面形貌得到有效改善,其表面粗糙度下降。微观组织晶粒得到细化,亚晶和位错密度增加。当扫描速度增加时,改性试样的表面硬度和耐磨性随之提升。当扫描速度为600 mm/min时,253MA钢的表面硬度达到最大值243.3 HV,其耐磨性最好,是原始试样的1.7倍。

基于有限元分析的风电联轴器结构安全性能研究

风电机组由于其工作环境的特殊性要求具有极高的安全性及可靠性,风电联轴器作为其主要的传动系统零部件在工作时主要受到转矩、转速、轴向位移及角向位移载荷的作用。本研究基于有限元仿真分析方法,得到了风电联轴器各组件在不同载荷作用下的应力值,分析了各组件的应力变化趋势及安全性能,探究了各载荷对膜片组每层膜片的应力大小和分布特征的影响规律。结果表明,该风电联轴器结构是安全的,螺栓及膜片组等效应力更易受到载荷变化的影响,为主要易损件;在不同载荷作用下膜片组等效应力最小处发生在中间层,且外层与内层膜片等效应力差异较大。

新型油膜轴承端罩箱盖试制试验研究

端罩箱盖使油膜轴承与外界隔离,形成相对封闭的润滑体系,避免杂质进入轴承内部,保护轴承和润滑油的清洁度,延长了轴承的使用寿命。现有钢端罩箱盖存在因自重下沉,变形,导致30%端罩漏油,密封失效,造成润滑油严重经济损失。端罩箱盖为单配加工,用户更换成本大。为此,本文试制一种新型油膜轴承端罩,采用玻璃钢代替普通碳钢,满足设计要求;采用通配工艺方法,满足端罩箱盖互换性需求;建立端罩有限元模型,校核端罩刚度;通过铸造、加工、安装透视窗、安装铜套、通配、把合等全部工序,完成玻璃钢端罩箱盖试制试验。结果表明:采用玻璃钢端罩,减小自重60%,降低生产成本20%,解决了端罩下沉、变形等故障,实现零件轻量化设计。采用通配工艺,提高端罩箱盖成品批量合格率,降低用户维修成本,实现产品尺寸标准化,满足工艺要求和现场装配互换性需求。

球磨机NM500衬板摩擦磨损机理研究

以CGr15材质的磨球和NM500材质的衬板作为研究对象,进行了摩擦磨损试验,研究不同介质和不同磨损工况下衬板与磨球之间的摩擦系数与磨损体积的变化规律。结果表明:压力对摩擦系数和磨损体积的影响占比要多于转速。磨球与衬板间的摩擦系数随载荷W呈现先增大后减小的趋势,在矿粉作为介质时,其摩擦系数达到0.39。磨损体积随施加压力的增大呈现先减小后增大的趋势,矿粉的加入会对试样表面起到缓冲和保护的作用,导致试样表面的摩擦纹理不清晰。

42CrMo钢热变形行为及热加工图研究

使用Gleeble-3800热模拟机对42CrMo钢在变形温度为1123~1223 K,变形速率为0.1~10 s^(-1)下进行热压缩实验,研究了其热变形行为,构建了42CrMo钢的本构方程;通过对材料常数(α,n,Q和ln A)的分析,得到了流动应力的预测模型;绘制了42CrMo钢的热加工图,得到最优热加工工艺区间。结果表明:材料对温度、应变速率敏感,其流变应力随着变形温度增加和应变速率降低而减小。流动应力预测模型预测精度为0.987,42CrMo钢最优工艺范围为:变形温度1140~1223 K,应变速率0.1~1.5 s^(-1)。本研究可对42CrMo钢热变形加工工艺制定提供指导。