艉轴密封装置Ω弹簧组的多参数优化设计

Ω弹簧组作为艉轴密封装置的重要组成部件,其结构补偿能力直接影响艉轴密封装置的密封效果.基于零阶算法,以单片弹簧的特征厚度、宽度、中圆半径和顶圆半径为设计变量,对Ω弹簧组进行多参数优化分析.通过有限元优化设计,分析求解Ω弹簧组各设计参数的响应以及径向刚度的最优解,优化后的刚度值比优化前的增加了11.5%.并对优化前后的Ω弹簧组分别进行谐响应分析,验证了Ω弹簧组径向刚度的优化设计对改变Ω弹簧组频率补偿能力的有效性,进而改善其结构补偿能力.     

永磁力矩马达的静态特性分析

本文在考虑永久磁铁磁阻的情况下,分析了永磁动铁式力矩马达的静态特性。提出静态特性和静稳定极限不但受磁弹簧刚度Km和机械弹簧刚度Ka比值的影响,而且还受永久磁铁磁阻的影响,并得出相应的静态特性曲线和静稳定极限值。     

渐变刚度钢板弹簧建模方法对比

为更好地分析钢板弹簧刚度特性,对钢板弹簧建模方法进行了对比研究。依据钢板弹簧国家标准GB/T 19844—2005,针对某型渐变刚度钢板弹簧分别在有限元软件Hypermesh和多体动力学软件Adams中建立其有限元模型和离散梁模型,并进行了仿真,得到刚度特性。将仿真结果与试验值进行了比较。结果表明,在针对该钢板弹簧的刚度分析中,运用离散梁法得到的刚度特性更加接近试验值。     

汽车用空气弹簧横向刚度的静态有限元分析

文中建立了空气弹簧的静态有限元模型。运用有限元分析软件在充分考虑材料非线性、几何非线性和状态非线性的条件下,分析了在不同情况下空气弹簧的变形情况以及静刚度等性能的变化。得到了空气弹簧横向刚度特性的曲线图。由模拟刚度特性曲线可知,空气弹簧的横向刚度随着帘线角和压力的增大而增大,呈非线性特征,且随着帘线角的增大,横向刚度趋于线性。     

多轴精密传动实验平台设计及动态特性分析

传动实验平台的动态特性对精密减速器测试结果的精度和可靠性有重要影响。以自行研制的新型多轴精密传动实验平台为分析对象,基于赫兹接触理论提出了交叉滚子直线导轨结合部刚度的计算方法;根据交错轴减速器测试的实际工况,利用弹簧单元模拟导轨结合部的接触特性,建立了实验平台在极限位置下的动力学模型;在此基础上利用有限元方法进行了理论模态分析,获得了平台的前4阶固有频率和模态振型;最后通过样机测试对平台的动态特性加以验证,得到平台实际工况下的最大振动速度为0.487mm/s。结果表明该新型传动实验平台满足精密设备的振动标准,具有良好的动态性能。     

胶印机齿轮传动系统动力学建模及优化设计

为了提高胶印机高速印刷条件下的动态特性,针对胶印机齿轮传动系统动力学问题,建立了多级平行轴齿轮传动系统动力学模型,并对其进行动态优化设计.首先,描述了齿轮传动系统的时变啮合刚度、静态传动误差、啮合阻尼、动态啮合力和滚动轴承刚度表达式,并利用集中参数法建立了多级平行轴齿轮传动系统动力学模型;然后,运用Runge-Kutta法对齿轮传动系统动力学方程进行数值求解;最后,采用序列二次规划法对齿轮系统进行参数优化,并对其进行齿廓修形.数值计算结果表明,优化后齿轮系统的动态特性在啮合刚度、单齿载荷、动态啮合力、动态传动误差和滚筒相对滑动速度方面都有提高,为解决胶印机高速印刷条件下动态特性不良问题开拓了一条新途径.     

铰接式自卸车平衡悬架系统橡胶弹簧刚度的非线性特性分析与优化

为了提高AD250铰接式自卸车的平顺性,对其平衡悬架夹层橡胶弹簧的刚度进行了分析和优化.建立了橡胶弹簧的参数化有限元接触模型,对弹簧轴向刚度的非线性特性进行了分析,分析结果与实验结果能很好地吻合.研究结果表明, 此橡胶弹簧刚度偏大且非线性特性不能满足悬架在不同载荷下具有等固有频率的要求,为此以固有频率2Hz为优化目标对橡胶弹簧的参数进行了优化,优化后的橡胶弹簧能使车辆保持稳定且良好的平顺性.     

基于空气弹簧非线性横向刚度的高速客车动力学仿真

运用非线性有限元分析技术，研究了由多层正交异性复合材料组成的高速客车空气弹簧的非线性横向刚度特性，分析考虑了大变形的几何非线性和胶囊与金属裙板形成的接触非线性，得到了空气弹簧横向刚度非线性特性较为精确的描述，基于这一横向刚度，对安装空气弹簧的高速客车转向架进行了非线性暂态曲线通过的动力学仿真，获得了较为精确的结果。     

主动振动控制系统中电磁弹簧的理论研究

本文提出了具有可控特性的电磁弹簧模型；利用位矢量概念，描述了由电磁和永磁体组成的一对环形磁体间的电磁力计算；用有限元法仿真了电磁弹簧的磁通密度，电磁力，弹簧刚度，结果表明电磁弹簧具有较好的可控特性，便于主动振动控制。     

主动振动控制系统中电磁弹簧的理论研究

本文提出了具有可控特性的电磁弹簧模型；利用位矢量概念，描述了由电磁和永磁体组成的一对环形磁体间的电磁力计算方法；用有限元法仿真了电磁弹簧的磁通密度、电磁力、弹簧刚度，结果表明电磁弹簧具有较好的可控特性，便于主动振动控制。     

滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别

针对滚珠丝杠进给系统轴向动态特性参数识别问题,提出在装配状态下辨识滚动结合部参数的新方法.首先,将左、右轴承副和丝杠螺母副简化为集中弹簧-阻尼单元,滚珠丝杠简化为弹性杆件,建立简谐激振力作用下系统的轴向刚度和阻尼参数辨识方程组.然后,根据激振力幅值、频率、各支撑点之间的距离和测量处的振幅等参数建立优化目标函数,采用粒子群遗传混合算法识别出轴向动态特性参数.研究结果表明,进给系统刚度和阻尼参数的辨识误差在2.56%以内,从而验证了该方法的正确性和有效性.     

新型弹簧支撑介电弹性作动器的力学特性建模及参数影响分析

为了研究新型弹簧支撑介电弹性作动器参数对其力学性能的影响规律,基于热力学理论建立了作动器力电耦合模型,提出了作动器内置弹簧刚度和驱动变形表征方法,并通过试验进行了验证,在此基础上分析了薄膜参数对作动器力学性能的影响。结果表明:该作动器在电压驱动下表现出了良好的轴向驱动特性,建立的力电耦合模型能够描述作动器的静态力学性能;作动器的静态刚度随薄膜轴向拉伸比、薄膜横截面积的增加而增大,随薄膜径向拉伸比、作动器有效长度及弹簧压缩量的增加而减少;而增大轴向、径向的拉伸比和薄膜横截面积可提高作动器的驱动性能。可见,研究结果可为作动器的设计和性能优化提供理论依据。     

减压阀主阀弹簧参数的计算机辅助图解法

减压阀主阀弹簧的刚度和预压缩量值是减压阀静态特性计算的一项重要内容。本文介绍了一种计算机辅助图解法，它以ＡｕｔｏＣＡＤ的高级绘图功能为基础，利用Ａｕｔｏｌｉｓｐ编制有效的设计计算与图形自动生成程序，对减压阀主阀弹簧的刚度与预压缩量进行求解。     

重型牵引车空气悬架参数匹配优化

在分析空气弹簧刚度特性的基础上,获取空气弹簧动特性曲线优化方法,利用ADAMS/Car建立重型牵引车空气悬架以及整车虚拟样机模型,以空气弹簧刚度和减振器阻尼为试验因子,以驾驶员处的加权加速度均方根值函数为目标函数,通过响应曲面法建立目标函数与试验因子之间的关系表达式,获取最优空气弹簧动特性曲线.将优化的空气悬架参数代入到整车模型进行分析,仿真结果表明采用优化后的悬架参数可使驾驶员舒适度得到提高.     

螺栓结合部静态迟滞行为分析及刚度和阻尼辨识

获得螺栓结合部的静态迟滞行为并开展刚度、阻尼辨识,对于螺栓结合部设计以及装配工艺制定十分重要.利用三维有限元模型预测螺栓结合部迟滞特性,并给出了螺栓联接接触参数的设置方法.针对获得的迟滞曲线,采用最小二乘多项式拟合推导确定了结合部刚度及阻尼参数的辨识公式.以一个简单的螺栓搭接梁为对象进行了实例研究,试验证明了该搭接梁有限元模型及获得的迟滞曲线的合理性,利用获得的迟滞曲线辨识了该螺栓结合部的时变刚度、平均刚度和损耗因子等参数.研究表明:随着预紧力的增加,螺栓结合部的刚度增加而损耗因子(阻尼参数)减小.     

机床支撑地脚结合部参数辨识方法

支撑地脚动态特性直接影响机床整机的动态特性,对地脚结合部进行参数辨识可以更准确地建立机床整机动力学模型。该文提出一种地脚结合部等效刚度和阻尼的辨识方法。将某床身试验台的地脚结合部等效为3向弹簧阻尼系统进行动力学建模,通过模态试验得到床身的模态频率与阻尼比,由此辨识出地脚结合部的等效刚度和阻尼。然而,该方法无法直接对任意支撑状态下的地脚等效参数进行辨识。针对这一问题,该文先对均匀质量床身对称支撑状态下的地脚结合部进行参数辨识,然后改变地脚所受正压力的大小,重复参数辨识过程,得出结合部参数与正压力的关系,用于计算任意承重状态下的地脚结合部参数。参数辨识结果表明,地脚结合部等效刚度和阻尼均随着正压力的增大而增大。通过有限元仿真对参数辨识结果进行了验证,考虑地脚参数的有限元模型仿真结果与试验结果一致。     

两片变截面式渐变刚度钢板弹簧的轻量化设计

建立两片变截面式渐变刚度钢板弹簧模型,运用MATLAB优化工具箱对某轻载货车钢板弹簧进行满足应力要求前提下的优化,使其所使用的板簧材料最少,并利用ANSYS有限元分析软件验证其性能.结果表明:在应力满足要求的前提下,优化后的两片变截面式渐变刚度钢板弹簧,质量减轻了44.16%,且仿真的刚度值与数值计算刚度值基本一致.     

位置闭环黏滑特性实验方法

提出了一种基于直线电机位置闭环伺服系统的黏滑特性实验方法.该方法采用弹簧质量块的模型,与传统黏滑实验设备中的参数被等效至位置闭环伺服系统控制程序中的变量不同,可以在不改变硬件装置的条件下任意改变弹簧刚度、输入端速度等参数,方便地实现不同刚度和运动速度时摩擦副黏滑特性的测试.与传统黏滑实验方法相比,此方法具有适应性好、测量精度高、成本低等优点.利用直线电机位置闭环伺服系统,通过仿真与实验验证分析了工作台质量、弹簧刚度、动静摩擦系数差及弹簧自由端拉伸速度等因素对黏滑现象的影响,得到减小质量、增大弹簧刚度、减小动静摩擦系数差及增大拉伸速度等都可以抑制黏滑现象的结论,同时也证明了此方法的可行性.     

不同摩擦系数的少片变截面钢板弹簧性能分析

采用不同材料的板簧垫片,簧片间摩擦系数亦有所不同,因此设计钢板弹簧时仅考虑钢与钢的接触摩擦将造成其性能分析结果的不准确.针对这一问题,利用ANSYS软件的接触非线性功能,对少片变截面钢板弹簧的等效应力及刚度特性进行分析,得到不同摩擦系数下的VonMises应力分布和载荷-变形曲线,重点讨论了摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响;同时对钢板弹簧进行相应的性能试验.结果表明:少片变截面钢板弹簧的应力计算值和测试值误差较小,刚度仿真计算值和试验测量值基本吻合,相对误差小于5%,说明有限元分析能精确地模拟各簧片间的接触和摩擦问题,真实反映钢板弹簧的受力和变形情况,可用于研究簧片间不同摩擦系数对钢板弹簧应力及刚度特性的影响.     

高速中空热装刀柄-刀具结合部的建模与参数辨识

将高速中空(HSK)热装刀柄-刀具结合部简化为并联均布的弹簧-阻尼模型.建立热装刀柄-刀具结合部的有限元模型,根据弹性和黏性阻尼理论,分别对结合部内各位置的刚度和阻尼参数进行辨识,并使用多点耦合响应法验证其辨识参数的合理性.采用有限差分理论与实验相结合的方法对结合部端点处的刚度和阻尼参数进行辨识,并使用耦合响应法验证其辨识参数的准确性.提出了将有限元辨识的刚度参数和有限差分辨识的阻尼参数作为结合部的辨识参数,建立了HSK热装工具系统的梁单元模型,采用有限元法分析热装工具系统的模态,且与实验值比较,验证了其假设结合部参数的合理性.