锥螺纹旋紧机构研究

研究不同牙形角和摩擦系数对锥螺纹旋紧机构轴向力及螺纹处最大等效应力的影响规律. 推导了锥螺纹的螺旋升角计算公式. 应用有限元法,建立了锥螺纹旋紧机构的参数化有限元模型,并通过对圆柱螺纹有限元分析结果与理论计算结果的比较,验证了锥螺纹旋紧机构的有限元模型的正确性.通过有限元分析可知,轴向力和螺牙最大等效应力随着牙形角及摩擦系数的增大而减小.     

水箱拉丝机拉丝过程的有限元模拟仿真分析

以初始钢丝生产线为研究对象,利用ANSYS有限元分析软件对水箱拉丝机第一道次拉拔过程进行模拟仿真,研究在拉拔过程中拉拔模锥角、摩擦系数和压下量对拉拔力的影响,并对其轴向应力和径向位移分布特点进行分析。结果表明,随着模锥角的增大,拉拔力呈先减小后增大的趋势,当模锥角为8°时,拉拔力最小;随着摩擦系数、压下量的增大,拉拔力随之增大;在出口处钢丝的外层轴向应力达到最大,由外层向内层轴向应力逐渐减小,钢丝前端应力达到均匀,且钢丝的模拟径向直径小于理论直径。     

机器人装配过程任务级控制的同步Petri网方法

采用同步Petri网对机器人销孔装配过程进行建模,研究了任务级上装配状态变迁路径的评价方法及优化算法。由于装配作业存在零件定位、工件运动和传感信息等诸多不确定性和突发事件,使得预先编制的装配作业程序容易发生故障,通过对装配状态变迁过程中的力／位姿信息进行分析,可以建立销孔装配过程的同步Petri网模型,并实时产生优化的装配状态变迁变列。所提出的任务级控制方法可用于指导产生具体的装配状态变迁的速度指令,并可在错误的装配状态发生时收敛到最终装配状态,销孔装配试验证明了该方法的正确性。     

超高速充液旋压时轴向拉力和断管分析

系统分析了超高速充液旋压内螺旋翅片过程中轴向拉力和断管倾向 .改善入口模区和旋压区管内 (外 )润滑条件 ,优化入口模和挡头结构 ,精确控制旋压量大小是减少轴向拉力及其断管倾向的主要措施 .旋压量增大时轴向拉力增大 ,当旋压量超过临界值时轴向拉力随旋压量增加而急剧增大 .入口模锥角对轴向拉力的影响十分明显 ,在入口模锥角13°时 ,轴向拉力最小 ,随着入口模锥角的增大或减少 ,轴向拉力均会增大 .     

叶轮平衡孔直径对离心泵水力性能的影响

开平衡孔双密封环叶轮具有能平衡大部分轴向力的特性,至今仍广泛应用于离心泵中.在降速后的IS80-50-315型离心泵上,用平衡孔直径为0、6、8、10mm的同一个叶轮,对泵的性能、前后泵腔和平衡腔的液体压力进行了系统测试.试验结果表明,加大叶轮平衡孔直径,会使泵的扬程降低,输入功率增大,效率降低;前后泵腔液体压力在相同半径处随着叶轮平衡孔直径的增大而减少,且后泵腔液体压力平均值较前泵腔液体压力高;在后密封环径向间隙不变时,随着叶轮平衡孔直径的增大,平衡腔液体压力无因次曲线变得平坦,从控制平衡腔液体压力及轴向力角度,后密封环径向间隙断面面积与叶轮平衡孔总面积存在最佳比值.     

螺纹联接轴向预紧力试验分析

螺纹联接的轴向预紧力是影响产品质量的重要因素之一,轴向预紧力及相对误差与装配扭矩有关并受联接件的几何参数和摩擦系数影响,装配扭矩不宜简单推算,应结合具体联接条件试验确定.     

离心泵平衡腔压力特性及轴向力的试验研究

设计了针对平衡腔内液体压力的测试装置,采用改变叶轮后密封环直径和平衡孔直径的方法,对离心泵平衡腔液体压力进行了测试.结果表明:对不同直径平衡孔,平衡腔液体压力随后密封环直径增大而增大.为了解决相似平衡腔液体压力的计算问题,绘制出不同直径后密封环时平衡腔压力系数与比面积的无因次曲线,随着比面积的增大,压力系数先急剧减少然后趋于平缓.从控制轴向力提高容积效率角度,提出在不同直径叶轮后密封环时比面积存在最佳的设计范围,计算得出不同直径叶轮后密封环时选择合适的平衡孔能使水泵工作在零轴向力或较小的正负轴向力状态.     

基于随机过程理论短螺旋钻头载荷的数学模型

为了揭示短螺旋钻头载荷随切削厚度和岩石接触强度变化规律,根据岩石的物理力学特性,结合单个镐型截齿切削破岩的工作机理和短螺旋钻头的结构特征,分析短螺旋钻头入岩工况下的受载情况;运用随机过程理论,建立短螺旋钻头随机载荷的数学模型.针对不同的岩石接触强度和钻头切削深度,借助MATLAB仿真求解钻头的扭矩和轴向力,采用数学统计方法对实测结果进行处理分析,并与理论值相比较.研究结果表明:理论求解的钻头扭矩和轴向力的幅值与均值和实际测试值都比较接近,且两者的变化规律一致;在切削厚度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值随着岩石接触强度的增大而迅速增大;在岩石接触强度一定时,扭矩和轴向力的幅值和均值也会随着切削厚度的增大而迅速增大.     

越野车前轴转向节结构设计与有限元分析

在一款越野车研发中,为了设计出满足强度要求的越野车转向节,提高其工作可靠性,应用CAXA软件建立转向节的三维实体模型,通过对转向节进行受力分析,分别研究了转向节在三种典型危险工况(越过不平路面、紧急制动和侧滑)下的受力情况,利用Patran/Nastran对转向节进行有限元分析,分析和研究了转向节在三种典型危险工况下的应力分布情况,根据分析结果对转向节进行结构改进,改善了其受力情况。结果表明:该转向节在轴与转向节体连接处、转向节轴阶梯过渡处存在应力集中,在侧滑工况下达最大值759 MPa,不满足强度要求,需对结构进行进一步的改进。通过将转向节体与轴联接处圆角半径由1 mm增大至3 mm,将转向节轴过渡处采用锥面过渡,得出通过过渡部分的改进可以减少应力集中,改进后转向节过渡处侧滑工况下最大应力降为657 MPa,强度提高了13.4%。研究结果为有效的提高转向节在工作时的强度提供了量化依据。     

碳纤维增强复合材料螺旋铣孔的临界轴向力模型

通过分析碳纤维增强复合材料螺旋铣制孔过程的分层机理，提出一种基于经典板壳理论的用于解析复合材料螺旋铣孔出口分层的临界轴向力模型.模型分析表明，螺旋铣孔过程剩余的未切削材料厚度是影响材料出口分层的重要因素；随着未切削材料厚度的减小，材料发生出口分层的概率增加.开展了复合材料螺旋铣孔实验研究，结果显示，模型轴向力临界值最大偏差为13.48%.全因子实验结果显示，轴向力随着主轴转速的增加而降低，随每齿进给量的增加而增加，随每转轴向切深的增加而增加；刀具磨损与轴向力大小呈线性关系，当每齿进给量为0.02mm/齿、主轴转速为6000r/min、每转轴向切深为0.1mm/r时材料所受轴向力最小.     

离合器摩擦转矩失稳对车辆蠕行性能的影响

为评估车辆蠕行性能,对搭载干式离合器的车辆在长时间蠕行过程中离合器摩擦转矩、车速失稳比例进行了研究,并通过销—盘试验分析了干式离合器长时间滑摩过程中离合器摩擦副摩擦系数与摩擦副温度、压紧力、滑摩速差的关系。结果表明,在摩擦副温度低于195℃时,铜基粉末冶金材料与65Mn合金组成的摩擦副摩擦系数随摩擦片温度升高而增大;摩擦副温度在195~270℃时,摩擦系数随温度升高而减小;温度超过270℃后,摩擦系数又随温度升高增大。同时,摩擦系数随着滑摩速差增大而增大,随着压紧力增大而减小。由所建立的车辆传动系统模型探讨了车辆在长时间蠕行过程中摩擦副摩擦系数发生变化、离合器摩擦转矩失稳、车速发生波动的规律。在蠕行时间足够长的情况下,车速变化比例随着坡度增大而增大,在17.4°坡上,车速变化比例达到100%;在4.8°、11.5°、17.4°坡上车速变化比例不超过30%的最大蠕行时间分别为96.41 s,32.01 s,6.98 s。     

卸荷孔分布形式对液力变矩器轴向载荷影响规律分析

为研究卸荷孔分布形式对叶轮轴向载荷的影响规律,建立不同卸荷孔分布圆半径、卸荷孔数与卸荷孔径参数配置下的某铸造型液力变矩器轴向力计算模型,利用DOE正交试验算法与单因素试验分析,研究各参数对液力变矩器轴向力的影响规律.结果表明:在牵引工况,分布圆半径越大,泵轮、涡轮的轴向载荷越小,而卸荷孔径、卸荷孔数的变化对于轴向力的影响不显著.这三个因素中卸荷孔分布圆半径对轴向力的影响最大,其次为卸荷孔数,最后是卸荷孔径.算例中的最佳方案比一般方案减荷效果提升5%~8%.因此在不影响工作性能要求及工作轮结构强度的前提下,应尽量增大卸荷孔分布圆半径,并根据变矩器使用工况需求,合理设置卸荷孔数与孔径,以改善轴承受载情况.      

碳纤维复合材料铝合金叠层制孔工艺研究

为提高叠层材料制孔质量満足装配与连接的要求,对CFRP/A1叠层材料进行了钻削试验研究。研究了不同叠层顺序、不同刀具材料在变换加工参数时对轴向力的影响。结果表明:从复合材料侧钻入时,由于铝合金对复合材料产生的支撑作用制孔质量得到了明显提高;从铝合金侧钻入能获得更低的钻削轴向力;相比无涂层及金刚石涂层钻头。类金刚石涂层刀具在钻削叠层材料时能获得更好的孔壁质量。     

联轴器对大中型电机窜轴的影响

本文通过现场试验研究和理论分析,指出具有滑动轴承结构型式的大中型电机作为机械设备的拖动电机使用时,出现窜轴现象主要是由于联轴器在传递扭矩时柱销的可压缩性引起两半联轴器销孔不同心,使得柱销倾斜受挤压而对联轴器产生了一个可分解出轴向分力的反弹力所致。使用设计合理、制造精确的新弹性圈柱销联轴器传递扭矩时,能够基本消除轴向力,避免电机转子的轴向窜动。     

汽车主锥预紧力测量机的研制

研究了汽车主锥总成装配中配对圆锥滚子轴承预紧的问题,包括轴承预紧力与轴向位移、压紧轴承的锁紧螺母拧紧力矩之间的关系,以及轴向位移量与启动摩擦力矩之间的内在联系,并计算了轴承预紧力矩和轴承启动摩擦力矩,研制出具有预紧力矩和启动摩擦力矩自动测量功能的主锥自动装配设备。设备使用后,工作正常稳定,成功地解决了主锥总成装配上的一个技术难点,大大提高了主锥总成的装配质量和生产效率。     

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.     

连续管安全夹持摩擦系数允许区间研究

针对连续管作业机在现场作业过程中频繁发生连续管溜管、咬伤等问题,提出摩擦系数区间对连续管安全夹持的影响研究。利用实验研究和数值计算相结合的方法,在不同轴向力和夹紧力工况下,研究摩擦系数对连续管等效应力、等效塑性变形及连续管位移量的影响。以连续管屈服强度和2‰塑性变形为评判依据,得出连续管安全夹持摩擦系数允许区间为0.4~0.6。该研究为连续管安全作业具有一定的指导意义,并为夹持系统设计提供科学依据。     

波形钢组合桥面板中组合销剪力连接件的力学性能

为研究波形钢组合桥面板中组合销剪力连接件的力学性能,设计了6组试件进行推出试验,根据其荷载滑移曲线,对比研究了MCL形和PZ形组合销剪力连接件的破坏形态、承载力及椭圆孔的作用.采用有限元分析方法,分析了材料强度、组合销剪力连接件厚度、开孔位置及形状、贯穿钢筋等参数对承载力的影响.结果表明,2类组合销剪力连接件均为延性破坏,破坏时出现混凝土贯通裂缝.椭圆孔可明显提高组合销剪力连接件的极限承载力.相同条件下,MCL形组合销剪力连接件的极限承载力高于PZ形组合销剪力连接件.混凝土强度、钢板厚度、开孔形式、贯穿钢筋都是影响承载力的主要因素,而开孔位置对承载力基本无影响.设计时宜选用椭圆形开孔,合理选择板厚,避免出现钢失效破坏和钢材的浪费.     

球形压头的滑动速度对材料微米划痕响应的影响

在恒定的法向载荷下,使用Rockwell C 120°金刚石压头对聚碳酸酯(PC)、熔融石英、紫铜和镁合金AZ31进行微米划痕测试,研究滑动速度对试样划痕响应的影响.压入深度小于压头的球锥转变深度,确保仅有压头顶端的圆球部分与试样接触.结果表明:随着滑动速度的增加,压入深度、残余深度和划痕沟槽的宽度均非线性减小,划痕硬度和弹性恢复率均非线性增大;PC和紫铜的划痕摩擦系数先增大后减小,PC的黏弹性行为对其摩擦响应有显著影响;熔融石英的划痕摩擦系数先增大后减小,最后趋于稳定;镁合金AZ31的划痕摩擦系数先减小后增大.熔融石英、紫铜和镁合金AZ31的划痕摩擦系数的变化趋势可通过几何接触模型进行解释.     

水平轴风力机三维尾流场的实验研究

以100W水平轴风力机为研究对象,利用三维超声波风速仪在风轮下游进行尾迹流场的速度测量.采用超声波时差法,获得风轮下游的三维尾流场信息.实验结果表明:风轮下游尾迹区内的流动存在明显的三维特性.由于风轮旋转和来流衰减,使得风力机尾迹区轴向速度存在严重的亏损,且尾迹区轴向速度亏损随着风轮下游轴向距离的增大逐渐减弱.但由于风轮旋转时叶尖涡脱落,在距测量中心径向较远处出现高速度区域.径向速度和切向速度在3倍风轮直径截面处最大,随着轴向距离的增大逐渐减小,且径向速度和切向速度的波动频率随着径向距离的增大逐渐减小.尾流场的湍流强度在风轮旋转半径内高于半径外,随着轴向距离的增大,湍流度先增大后减小,在远尾流区与大气来流逐渐融合,且流动逐渐趋于稳定,在8倍风轮直径位置处适合布置下游风力机.