变速器齿轮传动刚柔耦合建模与疲劳寿命预测

齿轮轴系的疲劳寿命预测是变速器设计开发过程中的重要环节。文章考虑变速器总成各零部件之间的动力学关联及其约束特征,在ADAMS中建立了变速器总成的多体动力学模型;结合变速器总成的台架试验工况,应用ANSYS软件进行齿轮副的静力学分析,通过弯曲应力和接触应力对所建有限元模型进行了校验;提取变速器齿轮副的模态中性文件,在ADAMS中建立其柔性体模型,进而建立变速器总成的刚柔耦合模型;基于模态叠加法进行瞬态动力学分析,并与在ANSYS中进行的有限元分析结果进行对比,验证了柔性体模型的有效性;得到变速器一挡齿轮危险点的应力谱,利用名义应力法和Miner损伤累计理论,对其进行疲劳预测,并利用台架试验进行了验证。验证试验表明,仿真结果与试验结果基本吻合,该文方法有效。     

重要参数对齿轮副承载情况影响规律研究

建立了某轿车变速器一挡传动齿轮副啮合状态有限元分析模型,基于显式动力学理论,对最大转矩工况下该传动副的瞬态啮合过程进行了动力学仿真计算,得到了轮齿齿面与齿根危险区域的主应力、等效应力的幅值与瞬态变化过程等结果.在此基础上,研究了发动机输出转矩、齿轮轴刚度、安装误差以及齿根过渡圆角等参数变化对该一挡传动齿轮副轮齿承载状况的影响权重与规律,为以改善强度及可靠性为目标的结构方案修改及工艺参数确定提供了重要参考.     

特殊工况下小车架有限元分析

针对一特殊用途桥式起重机小车架,在其布置方案及结构形式的基础上,应用有限元软件ABAQUS建立小车架的结构模型.通过对小车架在四种不同工况下的分析,确定最不利特殊工况下小车架结构所受载荷及其计算方法,获得小车架在各工况下的应力与应变云图.分析中给出结构中应力分布及位移较大的危险点,为改进设计提供了依据.     

G324牵引车车架弯曲工况强度分析及改进

为了对G324牵引车的车架进行强度分析及改进,根据牵引车的实际工况,选择对车架影响较大的弯扭工况进行分析,利用HyperMesh有限元软件建立了某牵引车车架结构有限元分析计算模型。通过计算得出该车架在这两种工况下的应力分布云图,对车架进行改进并分析增加L板和将鞍座瓦轮板改为平板以及取消加强板3种模型的实际情况,得出满足车架强度要求的具体模型,为牵引车车架的设计及改进提供参考依据。     

基于模态扩展的变速器箱体振动识别及辐射噪声优化

提出一种基于模态扩展技术的变速器箱体振动识别方法.以某变速器为例,应用有限元方法计算出变速器箱体的模态频率和特征向量,通过试验测得箱体在运行工况下部分点的振动加速度,将振动加速度映射到有限元模型上,得到各阶模态的参与因子,依据模态参与因子与特征向量识别箱体有限元模型中所有节点的振动加速度.研究表明,识别出的加速度值与实测值的最大平均残差为9.7%,基于模态扩展技术的箱体振动识别方法有效.最后根据识别的加速度计算变速器箱体辐射声功率,确定了3个辐射声功率较大的区域并进行优化,优化后的变速器箱体辐射声功率最大下降1.8dB.     

基于COSMOS的轻烃外输泵泵轴危险点的有限元分析

利用Solid/Works的COSMOS软件,对轻烃外输泵泵轴的危险点,在静态状态下,进行了有限元分析与强度校核。得出了不同工况条件下,泵轴三向应力图。通过分析计算,确定零流量工况时,泵轴在安装叶轮的轴肩处应力值最大,为整个泵轴的危险点。实践应用表明,有限元分析的结果是正确的。     

基于代理模型的副车架多目标优化设计

为提高多目标优化的效率,将代理模型应用到副车架轻量化设计中,首先在副车架有限元分析和参数化副车架11个设计变量的基础上,再利用径向基函数构造典型工况(制动、跳动和转弯)的副车架质量、第一阶频率和最大应力的代理模型,并且验证代理模型的正确性,然后以副车架零部件厚度为设计变量,以副车架质量和第一阶频率为目标,以典型工况中应力作为约束条件,进行快速多目标优化并求解,最后验证优化后模型。结果显示该副车架总质量减轻了8.8%,同时满足强度要求,提高了乘坐舒适性。     

CY4102BZQ柴油机缸盖有限元分析

应用 Pro/Engineer 三维软件和 I-DEAS 有限元软件对 CY4102BZQ 柴油机缸盖进行实体建模及强度分析计算,得到预紧工况和爆发工况的应力分布图。将有限元计算结果与试验结果相比较,有较好的一致性,证明所建立的缸盖有限元模型正确,计算和试验结果表明气门导管孔周围的应力较大,进而提出原缸盖结构改进方案,并对改进方案模型,进行了强度计算。与原模型对比,整体应力分布有了较大的改善。     

双离合自动变速器产热与传热仿真建模及试验验证

为了预测双离合自动变速器在工作过程中各热源的产热量及元件的温度状况,基于热网络理论建立了变速器轴承受力计算、内部热源产热量计算及传热计算耦合仿真模型,并对变速器在稳态与瞬态工况下的产热与传热进行了仿真计算与试验验证。结果表明,在稳态工况下,变速器的总产热量仿真值与试验测试结果吻合较好,瞬态工况下的变化趋势与试验测试结果一致;各测试点温度在稳态与瞬态工况下的仿真值与试验测试结果均吻合较好,模型具有较高的计算精度。     

风电增速箱输出级齿轮副疲劳寿命有限元分析

建立了风电增速箱输出级斜齿轮副的三维接触有限元模型,计算了静载荷作用下齿轮副的应力应变;基于齿轮材料的疲劳试验常数,计算了材料的近似S-N曲线;对风电增速箱真实载荷谱20种工况的载荷历程进行雨流计数,得到载荷循环数、均值与幅值的关系。在FE-SAFE软件中,对斜齿轮副接触模型进行疲劳寿命分析,研究了载荷、表面粗糙度、残余应力以及轮齿修形量对齿轮副疲劳寿命的影响规律。结果表明,齿轮副应力集中处有少数低寿命点,齿轮副寿命随载荷及齿面粗糙度的增大而减小,残余拉应力使疲劳寿命减小,而残余压应力可使疲劳寿命增大,适度修形可提高齿轮的疲劳寿命。     

压气机动应力测试的叶-盘耦合分析方法

为评估发动机压气机转子叶片的振动特性和工作可靠性,基于循环对称结构模态分析基本理论,建立了大叶片在轮盘装配条件下的耦合振动特性分析方法。以压气机某级为研究对象通过循环对称建立叶-盘耦合结构有限元模型,得到叶-盘系统在静态和工作转速下的模态及应力分布,并通过与实验结果的对比验证了该方法的可靠性。利用Campbell图确定了叶片的危险转速,并评估特定转速下系统频率裕度,为压气机工作叶片动应力测量提供数值仿真技术支撑。     

直齿圆锥齿轮齿根动应力有限元分析

基于有限元分析及瞬态响应特性分析理论,将ANSYS软件和Pro/Engineer软件相结合,利用数据表进行阶跃式施加动载荷,分析了直齿圆锥齿轮在计其轴向力在内的动态载荷作用下齿根复杂的应力状态。得出了特定工况下完全齿及部分齿的齿根等效弯曲动应力的分布区域和变化规律;将相对精确的有限元解与传统计算方法的解进行比较,得出了完全齿有限元解的精确性、传统计算方法的实用性及部分齿有限元解的不可靠性的结论。     

异步电机典型构件系统的模态及结构位移分析

为了研究振动噪声及结构位移对异步电机的疲劳及寿命影响,以某型舰艇实用异步电机为研究对象,选取电机转子、风扇及其传动件作为典型构件系统,分别进行系统有限元模态分析及瞬态动力学分析。给出了构件系统的单元类型,确定了构件系统静力学分析及有预应力条件下的模态分析方法,并在不同的转速、风力与载荷情况下,进行构件系统的瞬态动力学应力分析。得到了某型舰艇异步电机典型构件系统的振型、固有频率及其最大结构位移,为进一步研究舰艇电机的减震隔噪技术奠定了理论基础。     

单层球面网壳结构稳定若干分析

利用大型通用有限元软件ANSYS对一个40 m跨度的单层K8网壳进行了分析。分析包括静力稳定分析和动力稳定分析。静力稳定分析方面有线弹性屈曲分析、几何非线性稳定分析以及双非线性稳定分析。计算了不同的缺陷下网壳的极限荷载因子,分析了网壳的缺陷敏感性,探讨了采用理想弹塑性模型模拟钢材Q235的合理性。动力稳定分析方面有模态分析和瞬态动力分析。针对网壳是否考虑静荷载作用分别进行模态分析,考察了静力荷载产生的应力和变形对结构的自振频率的影响。采用taft波,并分别用比例调幅为0.3 g和0.4 g,再对网壳进行瞬态动力分析,比较其动力响应,得出了对工程结构设计有用的结论。     

32m高速铁路简支箱梁模型非线性有限元分析

以高速铁路预应力混凝土简支梁为研究对象,采用纤维模型和平面有限元模型分析方法进行重复荷载下简支梁模型的非线性有限元分析,详细介绍了数值模型建立中的关键问题并给出了合理取值,同时对静力非线性和频率衰减规律进行了初步探讨.结果表明:纤维模型和平面有限元分析方法分析得到的预应力混凝土箱梁模型的荷载位移骨架曲线与试验测试结果吻合较好,纤维模型可以较好地模拟加卸载规律,平面有限元方法可以进行静力非线性和损伤衰减规律的分析,两种方法结合可以较好地预测高速铁路预应力混凝土箱梁整个加载历史的非线性响应.     

基于ANSYS Workbench的高速轴瞬态动力学分析

以汽车高速轴为研究对象,基于Solidworks软件,对高速轴建立三维实体模型,并将模型无缝导入ANSYS Workbench 13.0;基于ANSYS Workbench 13.0对高速轴的材料及属性进行定义,对高速轴进行网格划分以建立有限元模型,并添加与实际工况相同的载荷与约束;借助ANSYS Workbench 13.0对高速轴在汽车加速瞬间的动力学特性进行数值模拟分析,获得高速轴在变载荷下的总变形分布云图、应力分布云图和应变分布云图;对有限元模拟结果进行分析可以看出高速轴的轴肩在汽车加速瞬间的总变形和应力变化很大。     

基于多刚体离散元模型的深海采矿系统动力学分析

深海采矿系统的扬矿管线长达数千米，呈现出大位移、小变形的几何非线性特性。采用多刚体离散元方法对长管线系统进行计算分析。首先，从静态分析和动态分析两方面，给出2个典型算例，证明该方法的有效性；然后，将离散元方法用于中国1km深海采矿系统的动力学分析，讨论不同海流方向下整体系统的联动性能，并与有限元方法进行对比。计算结果表明，对于形状简单的长管线系统，在同等精度下多刚体离散元方法计算速度较有限元法的计算速度提高了近8倍。     

轻型汽车车架动态有限元分析

为了NJ1030系列某型车架改进需要,讨论了车架强度问题。采用构件装配方法建立车架三维模型,利用大型软件Ideas对NJ1030型车车架进行有限元建模。应用有限元对车架进行了动态分析,同时进行了车架的疲劳试验,并对试验 结果和计算结果进行了比较, 得到了车架应力、变形规律及动力特性。     

偏心电主轴动力学分析

为了揭示偏心状态下高速电主轴的动力学行为,从高速电主轴的结构特征出发,应用有限元法对其进行动力学分析,建立了高速电主轴动力学分析模型;基于电磁学和机械系统动力学基本理论,建立了各种偏心状态下高速电主轴的广义不平衡力表达式,根据所建动力学模型可以获得高速电主轴在不同预加载荷、轴承配置下的固有频率和不平衡响应等动态特性。将120MD60Y6型电主轴的机电结构参数代入模型,并利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,计算所得的数据与实验所测数据相符,从而证明所建模型是正确的。     

基于SPH法的飞机风挡鸟撞失效破坏研究

运用SPH方法模拟了鸟撞飞机风挡的过程,鸟体模型采用SPH法建立,风挡模型采用Lagrange法定义,鸟体以515km/h、562km/h和600km/h的速度分别撞击风挡对称线上前1/3点。通过仿真模拟,获取了鸟体撞击风挡的应变、位移、应力曲线,风挡失效损伤演化过程,并与试验结果对比,证明所建鸟撞风挡有限元模型可以准确预测风挡的鸟撞动态响应。研究表明：鸟体撞击风挡对称线前1/3点时,风挡最大变形发生在风挡中间部位;风挡在弯曲作用下首先会在内表面发生失效破坏;撞速为600km/h的风挡发生失效破坏后,在撞击区域形成多条与风挡对称线呈大约50°夹角的裂纹及少部分横向裂纹。