数控车床主轴部件及其主轴箱热特性有限元分析

以某数控车床主轴箱为对象,研究了主轴箱的热态特性及其对机床性能的影响.在确定有限元分析所需参数的基础上,建立了主轴箱有限元分析模型,仿真计算了主轴箱的稳态温度场分布情况以及主轴箱热平衡时间,并利用热和结构耦合技术仿真计算了主轴箱在热和结构耦合作用下的温度场及热变形,分析确定了主轴部件和主轴箱的热变形趋势.通过分析可知热...     

基于固有应变的船体板列焊接变形数值预测

采用固有应变有限元法,对船体板列焊接变形进行预测.确定了固有应变加载区域,进行了热弹塑性有限元分析,获得焊接温度场和应变场,提取热弹塑性有限元分析得到的残余应变数据,作为相应加载区域的固有应变值.加载固有应变值,进行结构弹性分析获得板列焊接变形,数值模拟结果可为板列焊接变形预测提供依据.分析了不同的焊接顺序对固有应变加载和结构变形的影响.     

双辊薄带连铸用结晶辊套温度场及其热变形

利用非线性热力耦合有限元方法,对浇铸过程中结晶辊辊套的温度场分布进行了研究,并同时计算出了结晶辊的热变形.给出了浇铸稳定阶段的结晶辊温度场分布和热变形规律;分析了浇铸速度对结晶辊温度场和热变形的影响.通过分析得出,在浇铸稳定阶段结晶辊温度只在表层区域发生周期性变化,内部保持基本稳定,浇铸速度越低,周期性变化幅度越大.     

高速汽油机活塞的热分析

文章建立了某轿车用高速汽油机活塞的几何模型,应用有限元分析软件,对活塞温度场和热变形进行了三维有限元分析计算,得到了活塞三维温度场分布和热变形数据.结果表明,活塞温度场分布和热变形呈明显的非轴对称性;变形后的裙部中凸形状发生了较大改变,导致裙部外形轮廓产生变化;由于裙部的形状将对其润滑特性产生重要影响,此结果为进一步准确分析其润滑特性提供了基础.     

基于分形理论及蒙特卡罗法的电主轴热特性分析

为了在设计阶段解决高速主轴在实际加工中因温升过高而突然失效问题,构建了主轴热-结构耦合有限元瞬态分析模型.提出了基于接触角迭代法的滚动轴承生热功率求解方法,利用电动机效率分析法求解其生热功率.引入分形理论与蒙特卡罗方法计算结合面间接触热导,有效避免了统计学方法的不准确性与实验法通用性不强的缺陷.由雷诺数判定冷却液流动状态,并依据努赛尔数计算出主轴不同部件的对流换热系数.将上述边界条件施加到有限元模型中,对主轴温度场与热变形进行仿真.结果表明,高速主轴热特性建模方法正确,并能准确预测主轴温度场分布和热变形.     

S195柴油机气缸套温度场的三维有限元分析

建立了S195柴油机气缸套的三维有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言工具加载了边界条件,分析了标定工况下气缸套温度场及热变形,计算结果与实测值吻合,精度比传统方法有所提高,从而证明这种加载边界条件方法的可行性.计算结果表明:在标定工况下气缸套的工作温度最高达483.05 K,位置在缸套内壁面的上部区域,缸套内壁径向的最大变形量为0.209 mm,位置在缸套上部.     

数控转台蜗轮转动元动作的热变形有限元分析

为研究数控转台传动系统元动作的热误差建模方法,首先介绍了元动作理论以及有限元数值模拟的温度场模型假设及边界条件,并分析了温度场仿真所需的摩擦机理及参数计算方法 .采用ANSYS仿真分析从稳态和瞬态两个方面对转动元动作进行数值模拟,并给出其中关键元动作的温升曲线,分析了元动作瞬态、稳态及热-结构耦合温度场和变形场,得到元动作温度分布云图、温升量及热变形量.通过热变形理论计算和热变形有限元分析,得到考虑动作件热变形的传动系统元动作热误差模型.     

微小型发动机气缸温度场及热变形的三维有限元分析

为了计算微小型发动机的热负荷,提出了对其气缸体进行热分析的方法。通过理论计算确定热边界条件,建立三维有限元模型对温度场进行数值计算;利用热成像和红外技术测量气缸温度场,以试验数据和计算数值之差为依据反推得到准确的温度场,并在此基础上计算气缸热变形。以排气量为0.33cm3的微小型发动机为例计算其热负荷,分析结果表明:排气窗口使得气缸温度场和热变形发生非轴对称性突变;由于高转速的强冷却效果,11000r/min时温度和变形达到最大值;高速冷却气流和大的散热面积与容积之比提供了良好的冷却效果,同时也降低了热效率。     

高速木工机械电主轴热态特性分析

介绍了高速木工机械电主轴的特点,分析了高速木工机械电主轴单元的热变形机理.建立了某型高速木工机械电主轴热态特性有限元分析模型,利用ANSYS进行了稳态温度场分析,并利用分布加载瞬态热分析模拟了机床的实际工作情况,得到了电主轴的温度场分布情况,为有效控制电主轴的温升提供了理论依据.在分析结果的基础上,提出了改善电主轴热态特性的措施,为电主轴冷却结构设计提供了参考.     

直齿圆柱齿轮三维本体温度场和热变形的研究

本文研究了直齿圆柱齿轮的本体温度场和热变形.同时对齿轮传动中双齿啮合区间两对齿之间的载荷分配问题和一对啮合齿面间的摩擦热流分配问题也进行了研究.文中实现了直齿圆柱齿轮三维本体温度场的有限元计算,探讨了齿宽、载荷、速度、端面散热系数等因素对三维温度场的影响.本文还就热变形问题进行了计算,为轮齿修形提供了依椐.计算结果表明,当载荷沿齿宽分布不均匀时,热变形有可能导致热弹性失稳.     

基于气象大数据的大跨桥梁温度效应预测方法

为了提高结构健康监测的经济性,扩大其应用范围,提出了一种基于气象站大数据信息的大跨度桥梁结构温度场预测方法,从而实现轻量化和可持续性的桥梁温度场及温度变形计算.以某大跨钢拱桁架桥为研究对象,通过气象数据平台获取气象站大数据信息（包括天气、气温和风速信息）,利用Elbadry等改进的凯尔别克辐射模型计算桥梁关键构件各表面受到的辐射强度,基于热交换传递理论计算结构热分析边界条件,结合有限元分析方法进行结构瞬态热分析,从而获得目标桥梁关键构件的时变温度场.温度场的计算结果与桥梁上实测温度在时间历程和结构竖向分布上均吻合良好,平均误差在3%以内.将计算得到的结构温度施加到桥梁结构整体有限元模型上,得到桥梁结构的温度变形,桥梁支座纵向位移的计算值与实测值吻合良好,平均误差在13 mm以内.验证了所提出的基于气象站大数据的桥梁结构温度场预测方法是可行的,利用该方法可进一步得到桥梁结构的温度变形.     

内圆磨床的热变形及其对加工精度的影响

对于自动获得尺寸的内圆磨床来说,热变形是一种重要的系统性误差来源。由于机床的热源众多,结构复杂,使变形状态也非常复杂,增加了温升及变形计算上的困难。本文应用多级发热理论近似地解决上述计算问题,并推导出由热变形所引起的加工误差的计算公式。文中还应用尺寸链原理分析了M228半自动内圆磨床在磨削过程中的机床热变形对加工精度的影响。机床温升、温度场及热变形量的测定结果表明,整台机床有较大的温差,主要热源是液压部件及磨杆轴承,由于床身及磨杆等部件同时热变形,使主轴及磨杆的相对位置在受热过程中远离,因而使工件尺寸趋大。这与实验尺寸点图是一致的。为了降低甚至消除热变形的影响,将床身下部的油箱移出机床,并隔绝油缸的热影响,结果床身热变形以及系统性误差大大降低。通过实验,证实了上述误差分析和计算方法是正确的。所采取的消除热变形的措施是有效的。可以作为改进机床设计的参考。     

大型再制造机床运动结合部的热变形分析

在高速重载高精度机床切削过程中,多种热源的作用会使导轨运动结合部产生热变形,采用红外测温仪测定机床导轨面的温度分布,然后利用有限元软件ABAQUS,计算出结合部的热变形量,评估热变形对几何精度的影响,最后优化配置床身导轨结合部。结果表明:合理布置床身的导轨支撑,使得导轨运动结合部上的变形量得到抑制不致出现过大突变。因而必须考虑大型部件空间分布的温度场对机床结合部精度的影响,可为大型机床的再制造提供参考。     

1700热连轧机轧辊温度场及热凸度研究

研究了国内某1700热连轧机轧辊温度场有限差分模型及热凸度模型,采用C++语言编制离线仿真程序,计算某一轧制周期工作辊温度场及热凸度,得到轧制过程不同时刻工作辊表面温度及热变形情况.F2,F3和F4轧辊上表面在轧制结束后最高温度分别为58.1,73.1和81.2℃;表面最大变形量(半径方向)分别为193.979,275.259和333.433μm.对CVC轧辊而言,轧辊表面温度分布及热变形变化明显受到轧辊横移的影响.将程序计算得到的轧辊表面温度与实测值比较,两者吻合较好,表明轧辊温度场模型及热凸度模型具有较高的计算精度.     

采用热固双向耦合模型的转子热应力计算方法研究

为准确计算汽轮机转子在启、停机过程中的热应力,建立了转子瞬态温度场、应力场分析的热固双向耦合轴对称计算模型。该模型在考虑转子温度场对应力场影响的同时,也考虑了应力场对温度场的影响。采用热固双向耦合有限元模型计算了某超超临界660MW超高压转子的瞬态温度场和热应力场,并研究了热固双向耦合和单向模型计算结果的差异。计算结果表明:在转子启动过程中,温度与变形之间的耦合作用会随主蒸汽和转子表面温差增大而增强,当转子表面初温与主蒸汽温差为280℃时,两种模型计算出的转子最大热应力相差6.6%。因此,在转子表面热冲击较大的情况下,应选择热固双向耦合模型进行转子热应力计算。     

机械密封温度场及其热应力的有限元计算

用有限元法分析机械密封稳态温度场,根据假设条件创建有限元模型.利用ANSYS 8.0软件进行温度场计算分析,并用热-结构耦合法计算密封环的热应力.通过应力分析得到其最大值的位置及大小,计算结果表明,这与实际生产中所见热裂失效破坏是相吻合的,为机械密封环的设计及变形分析提供理论依据.     

螺杆转子三维力热变形分析

利用弹性力学理论和有限元方法，采用第1类热边界条件对转子三维稳态温度场进行了有限元分析，在此基础上计算了转子力，热变形。解析出三维转子在x,y,z各方向上的力，热及综合变形量。采用静态测试手段对计算结果进行了实验验证。计算结果表明，转子的热变形量要远大于转子力变测量，转子变形后成腰鼓形，解决了长期以来三维螺杆转子变形只能简化为二维计算的问题，较全面地反映了螺直转子变形的实际情况，提高了计算精度。     

基于接触热阻的CSMC热结构耦合分析

热载荷是影响中心螺线管模型线圈降温过程力学性能的关键因素,接触热阻作为热载荷的影响因素之一,其大小直接影响线圈部件接触界面的热流收缩率,并进一步影响模型线圈的预紧功能.采用多点接触热阻理论计算模型线圈降温过程中预紧部件之间的接触热阻;然后使用罚函数法计算接触热阻作用下界面的温度场分布;最后基于耦合场理论创建热结构耦合计...     

基于物理建模法的加工中心主轴热误差建模

针对主轴热误差对机床精度稳定性产生严重影响的问题,提出了一种基于传热理论及热变形机理的主轴热误差预测模型.首先,基于传热机理分析推导出主轴系统的实时温度场模型.然后,根据机床结构尺寸对主轴热变形进行机理分析,并利用物理建模法得到温度场与热误差的关系.最后,在两台同类型的立式加工中心上进行主轴热误差仿真和实验验证.结果表明:主轴热误差模型的平均预测精度达到了95.0%,这证明了该模型具有很高的精度和强鲁棒性.     

箱体零件热变形温度场的快速计算新方法

本文提出了一个分析计算形状复杂、热源也较复杂的机械零件的温度场和热变形的新方法——热源法。运用此法可以推导出计算温度场的函数式,用以计算复杂形状零件的温度场和热变形比当前常用的数值法简便得多。而且函数式给出了各有关参数的相互关系的清楚的概念。这对设计人员的构思和决策将会带来帮助。本文结合一个典型化了的具体例子对热源法及其应用进行了分析与讨论热源法与数值法相比,有如下优点:1.简捷易用;2.较精确;3.复杂零件中的传热问题的物理概念清楚;4.只需中容量的微型计算机