精梳机齿轮箱体结构动力学建模与优化

针对新型精梳机进行整机振动和噪声的测试与分析,确定了精梳机的齿轮箱为整机的主要振动和噪声源.为此,建立了精梳机齿轮箱结构的动力学模型,通过动态仿真对比分析,发现主要振动和噪声是由于齿轮箱体结构构成不合理,导致在箱体在动机构的动力作用下激发出较大的振动和共振噪音.由此对齿轮箱结构进行参数动态灵敏度分析,以箱体前4阶固有频率的加权和作为评价各参数对频率影响的标准,对齿轮箱体结构进行了以第1阶频率提升最大化为目标的优化设计,根据优化建立了新的齿轮箱体结构,新结构在同样工况下具有更好的抗振和低噪声辐射性能.     

中型客车车身结构强度优化及轻量化设计

建立客车车身骨架的有限元分析模型并对其进行结构强度分析与优化.模型中保留了主要承载件,对悬架、预埋件、变截面梁与蒙皮进行了简化.在整车结构强度分析的基础上,采用尺寸优化设计方法对整车骨架进行轻量化设计.结果表明:优化后的结构强度明显增强,在一定程度上达到轻量化的目的,为客车整体骨架的优化提供了参考和依据.     

修枝机齿轮箱振动特性仿真分析

针对修枝机齿轮箱在运行过程中出现的振动和异响问题,基于多体动力学理论,利用动力学 Adams软件建立齿轮箱动力学模型,结合傅里叶变换理论计算齿轮箱齿轮啮合动态力。建立齿轮箱有限元模型,完成齿轮箱约束模态分析。根据数据处理后的轴承处频域激励载荷,利用有限元软件Ansys Workbench计算齿轮箱体表面振动的动态响应。仿真结果和试验结果表明,齿轮箱的振动噪声在齿轮箱固有频率与齿轮啮合激励频率接近时达到最大值,为今后齿轮箱体辐射噪声分析以及结构优化设计提供了依据。     

基于可拓分析的轨道车辆齿轮箱可靠性评估

采用可拓分析方法研究轨道车辆齿轮箱在线路运行时的可靠性评估问题.基于可拓理论的蕴含及可扩分析方法对齿轮箱可靠性物元进行分析,设定其可靠性评估的上位目标和下位目标;建立基于齿轮箱结构部件运行状态的比例故障率模型,应用粒子群优化算法对故障率模型进行参数的极大似然估计;以参数估计结果为基础,构建各部件的可靠性物元,进而实现对齿轮箱可靠性的整体评估.分析实例表明,在齿轮箱的当前运行状态下,大齿轮轴承Ⅰ和小齿轮的可靠性相对较低,是行车中应重点监测的部件.     

客车车架的结构优化设计

文章以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,以某型大客车车架为例,根据对车架的静态强度、刚度和模态特性的分析结果,对车架局部进行了改进设计和中段纵梁的截面尺寸的设计优化,建立了中段纵梁的力学模型、优化参数模型及有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计;另外对车架主要结构进行了拓扑优化,优化结果使纵梁结构节省了部分材料.计算结果表明,该优化设计的方法可广泛应用于车架的优化设计工程.     

兆瓦级风力发电机组齿轮箱支座的有限元分析

风电机组中的齿轮箱支座不但要支撑齿轮箱自身重量，还要抵消主轴传递过来的扭矩，其结构是否合理将直接影响到风电机组能否平稳运行。为验证齿轮箱支座结构的合理性，采用有限元软件HyperMesh对齿轮箱支座进行规则的六面体网格划分，并以有限元分析软件ANSYS作为分析平台对其进行强度分析，根据计算结果进行强度校核。分析结果表明：齿轮箱支座的最大应力值小于材料的许用应力，满足材料的强度要求，能够达到使用要求。有限元分析软件的使用，能够快速、直观地对较复杂的结构模型进行强度分析，提高了计算精度和分析效率。     

兆瓦级风力机齿轮传动系统动力学分析与优化

对1.5 MW风力发电机齿轮箱传动系统进行耦合振动分析,建立了风力机增速箱齿轮传动系统的扭转振动模型.利用4阶Runge-Kutta法计算了系统在风载、轮齿时变啮合刚度和系统阻尼共同作用下的动态响应,并利用谐波平衡法求出了系统的解析解,从而得到了优化设计目标函数的解析表达式.在此基础上,建立了以行星轮扭转振动加速度幅值最小和传动系统总质量最轻为目标的优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具箱进行优化求解.实例计算表明,优化设计后传动系统的低阶固有频率明显提高,动态性能明显改善,重量减轻.     

经编机摆动臂有限元分析及优化设计

以有限元分析与优化设计理论为基础,结合UG NASTRAN有限元分析软件,建立了经编机槽针床摆动臂结构的有限元分析模型,对其结构进行了静力学应力分析,利用应力分析结果作为优化设计的强度和刚度约束条件,建立了经编机槽针床摆动臂的数学模型,并对其进行优化。结果表明,在保证零件强度和刚度的前提下,通过改变主要设计尺寸参数,使结构的质量减轻了7.6%,从而有效提高了机构的运行速度。     

T700纤维缠绕发动机壳体力学性能分析及优化设计

利用网格理论计算纤维缠绕固体火箭发动机壳体的基本尺寸,建立有限元模型,施加边界条件,在壳体承受内压的情况下,分析应力应变结果云图,研究容易发生失效的部位;采用有限元优化设计软件中尺寸优化的方法,在满足使用设计和使用需求的前提下,对纤维缠绕壳体进行质量优化,分析优化后的结果,研究单层厚度的变化,并对优化后的结果进行强度校核.结果表明:优化后的纤维缠绕壳体质量减轻12.09％,强度校核的结果满足设计使用需求,优化方法设计安全合理,为纤维缠绕发动机壳体的优化设计提供理论基础.     

可拓学在高速轨道车辆齿轮箱运行状态监测中的应用

提出一种基于可拓学理论的高速轨道车辆齿轮箱运行状态监测方法.通过选取适当的特征参数,建立齿轮箱正常运行时在各振动方向的物元模型.采用基于仿生优化方法的粒子群优化算法对物元模型特征参数的经典域进行优化.在特征参数经典域优化结果及关联函数基础上,基于Matlab GUI界面设计齿轮箱的运行状态监测系统,对齿轮箱在各方向的当前振动状态进行定性定量监测.其分析结果与齿轮箱的实际运行状态相一致,验证了该方法的正确性.      

基于模态测试与分析的齿轮箱测点优化

针对齿轮箱状态检测和故障诊断中,传感器数量难以确定,测点难以定位的问题,提出根据不同测点的频响特性优化测点的方法.在搭建了齿轮箱模态测试系统后,采用锤击模态测试方法对JZQ250齿轮箱模态进行了实测,并识别出箱体的振型和模态参数.重点对箱盖10个测点频响函数特性进行分析,比较测点3个方向频率响应的强弱,给出了10个测点布设传感器的排序.结果表明:箱体上靠近轴承处布设测点,在3个方向上总体上响应强烈,受激励点影响较小;而箱体边缘处测点幅值大小与激励点有关.     

自升式海洋平台提升齿轮箱啮合特性分析

为研究和改善自升式海洋平台提升齿轮箱的传动性能,在分析提升齿轮箱的结构和传动原理的基础上,采用MASTA建立分析模型,进行啮合特性分析;考虑重合度开展了提升齿轮箱宏观参数优化,分析了重合度对该齿轮箱啮合特性的变化规律。结果表明,正常提升和预压提升两种工况下,提升齿轮箱后3级各齿轮副的传递误差峰峰值偏大;优化后,各齿面最大接触应力小幅减小,各齿轮副的传递误差峰峰值总体减小,各齿轮副的啮合刚度均值总体增大,优化后提升齿轮箱的传动性能得到改善。     

货车变速器结构参数优化设计与仿真分析

根据货车变速器设计要求和特点,介绍了一种以货车变速器体积最小为目标函数的优化设计方法,通过建立以齿轮齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、中心距等为主要约束条件的数学模型,利用Matlab优化工具箱进行优化,并对实例进行计算和对比.在此基础上,应用Romaxdesigner软件进行建模和仿真,并分析优化后齿轮的仿真结果.研究结果表明:优化后,变速器的总体积减小了15.3%,各对齿轮均满足其强度要求,其优化设计方法有效地减小了变速器的体积.将优化分析、虚拟样机技术用于变速器设计,可以缩短设计周期,提高设计质量,为变速器的轻量化设计提供理论依据.     

基于实码遗传算法的汽车变速箱可靠性优化设计

对渐开线圆柱齿轮可靠性设计做了深入的理论分析,建立了汽车变速箱可靠性优化设计模型,并使用实码遗传算法求解大规模复杂优化设计问题,以便获得全局最优解。对BC174B汽车变速箱的优化结果表明该方法是行之有效的。     

风电增速齿轮箱动力学性能优化方法

建立增速齿轮箱动力学分析有限元模型,利用Lanczos法求得齿轮系统的振动模态;以齿轮副时变啮合刚度激励、齿面综合误差激励和轮齿啮合冲击激励为内部作用激励,采用直接积分法求得箱体表面节点的动态响应。选取箱体上12个主要结构参数作为动力学性能优化的设计变量,齿轮箱体积为状态变量,以齿轮箱表面振动加速度的均方根值最小为动力学性能优化的目标函数,利用零阶与一阶优化算法求得最优设计变量。结果表明:优化前后箱体均不产生共振,且满足静力学条件;优化后目标函数减小37.5%,箱体各计算点的振动响应均有较大幅度的减小,最大减小量为54%。     

5t装载机变速箱箱体有限元分析

5t装载机变速箱是装载机核心部件,箱体的强度和刚度直接关系到装载机能否正常运行.分析了变速箱箱体的结构布局及工作工况,利用数值模拟技术建立了箱体有限元模型,包括箱体实体模型简化、网格划分、约束和载荷添加,分析了有限元计算结果,并对变速箱结构设计、工艺提出改进建议.     

NGW型行星减速器可靠性优化设计

以ＮＧＷ型行星减速器为物理模型，在已有研究成果和设计经验的基础上深入地研究了机械系统的可靠性优化问题，根据ＮＧＷ型行星减速器的特点，建立了以体积最小为目标函数，在约束条件中考虑等强度的原则和可靠性要求。研究结果表明，既考虑等强度条件又考虑可靠性要求，是使机械体积或重达到最小的最有效的优化途径。     

风电齿轮箱传动误差分析及振动噪声预估

针对一级行星两级平行轴风电齿轮传动系统,综合考虑齿轮时变啮合刚度、啮合阻尼、传递误差等因素,建立31个自由度的弯扭轴耦合集中参数动力学模型,采用变步长Runge-Kutta法对系统动力学微分方程进行求解,得出齿轮传动系统各级传动误差;借助软件建立风电齿轮箱刚柔耦合动力学模型,并导入传动误差,采用模态叠加法求得齿轮箱轴承支反力,并将其作为声振耦合模型的边界条件,采用声学有限元法对风电齿轮箱进行振动噪声预估,并与试验结果对比分析,两者吻合良好。