超高密度硬盘主轴性能的计算机仿真

为了灵活方便地对磁盘机中各种结构形式流体动压轴承的主轴进行性能分析,提出了一种基于边界条件的"面向对象”的组合建模思想,基于该思想,详细论述了边界条件的确定方法以及主轴系统的仿真模型,在Matlab环境下开发了主轴性能分析软件,给出了该软件系统的设计思路和总体规划.     

基于电流的主轴性能退化评估方法

为提高精密机床主轴检测的准确性,提出了一种基于电流的主轴性能退化评估方法.建立了主轴性能退化模型,使主轴状态便于监测和评估.首先采用小波包阈值对电流信号进行去噪处理,对去噪后的电流信号提取时频域特征量,构造多域特征空间.然后利用主成分分析法（PCA）进行数据降维,用降维后的样本进行支持向量机回归建模.采用粒子群算法（PSO）对支持向量机模型进行参数优化,以获得最优性能退化模型.将该模型应用于主轴实验台主轴性能退化评估,实验结果表明该方法原理正确,可以准确评价主轴性能.      

3自由度并联主轴头的动力学建模及动态特性

机床的动态特性可以衡量机床抵抗动载荷的能力,对机床切削性能有着重要影响。该文以一种具有平行四边形结构的3自由度并联主轴头为研究对象,研究其动力学建模方法及其分析动态特性。该主轴头运动学支链中的杆件具有变截面特点,基于有限元思想该文提出了一种求解变截面杆件质量矩阵的方法,并考虑铰链的影响,建立了铰链的质量矩阵,进一步推导了并联主轴头的动力学模型。基于动力学模型,研究了并联主轴头在工作空间内的固有频率分布规律及其振型。通过在并联主轴头样机上的实验,验证了动力学模型和动态特性分析的准确性和有效性,为并联主轴头的工程应用奠定了坚实基础。     

重型卧式车床主轴系有限元分析

针对某重型卧式车床主轴下沉问题,基于Ansys软件对其主轴系建立了有限元模型,对主轴系静态性能进行了分析.仿真结果与实际测量相近,主轴下沉约为0.35 mm;根据仿真结果分析了引起主轴下沉的原因并提出了改进方法,为重型卧式车床设计和改进提供了可靠的理论依据.     

高速主轴不平衡振动行为分析与抑制策略

针对高速主轴不平衡激励下空间振动问题,构建了多自由度高速主轴有限元分析模型。基于Matlab解析获得主轴模态特性信息,进而通过与Ansys分析结果对比,可知两者所求解得到的主轴弯曲振型整体形貌变化规律相同,幅频响应曲线峰值契合度较高。为进一步验证模型的有效性,通过高速主轴系统模态测试获取了主轴实验频率响应函数,实验结果表明,其与基于动力学模型分析得到的前三阶谐振频率误差分别为0.16%、4.38%、5.95%,两者匹配程度较高,该模型能准确描述主轴的动态特性。基于该模型,分析了不平衡激励作用下主轴不同位置节点的空间位移特征,研究了主轴转子在不同大小不平衡激励下的空间响应特性,并总结得出了振型及激励对空间位移的影响规律。最后,提出了基于动力学模型的不平衡振动抑制策略,并在9 000 r/min时进行了高速主轴动平衡实验,结果表明:该策略无需添加试重,仅在低于临界转速下采集振动数据就可识别不平衡量,添加配重后不平衡振动得到有效抑制。     

ANSYS/PDS风电齿轮箱收缩盘联接可靠性分析

笔者建立了某风电齿轮箱主轴收缩盘联接的轴对称参数化有限元模型,并结合主轴扭矩作用应用ANSYS非线性接触对该模型进行了强度分析。由于材料属性、制造过程、边界条件以及载荷等设计参数的不确定性会影响计算的精确性,应用ANSYS／PDS模块,根据失效模式确定整体功能函数并由此建立结构极限状态方程,采用蒙特卡罗超拉丁采样方法对收缩盘联接进行可靠性分析,得到整体联接的可靠度和失效率,并给出累积概率分布。研究结果表明：收缩盘传扭联接性能和结构件强度均满足设计要求,其联接的可靠度达到94．8％,达到了工程设计要求,对风电齿轮箱收缩盘联接的可靠性设计具有一定的指导意义。     

潜器全方位推进器主轴转速H~∞鲁棒控制

为有效对潜器全方位推进器主轴调速系统进行控制,基于永磁同步电机状态空间模型,针对全方位推进器主轴控制系统的参数摄动和负载转矩波动,设计了状态反馈鲁棒控制器.对潜器推进电机矢量控制的仿真结果表明,该方法能够有效抑制参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响,满足潜器推进的性能要求.     

基于混合蛙跳算法的机床主轴优化设计

对机床主轴的多参数优化设计的群智能算法进行研究.通过分析主轴的受力情况以及边界条件,建立了机床主轴的非线性约束优化的数学模型;同时介绍了混合蛙跳算法(Shuffled Frog Leaping Algorithm,SFLA)的基本原理,并将SFLA应用到实例计算中,得到了机床主轴结构参数的优化组合.试验结果表明,SFLA比其他常规优化算法的求解结果更可靠,充分显示了SFLA在机床主轴部件优化设计中的效益和应用价值.     

系统误差环境下二维分配算法的关联性能

数据关联是多传感器数据融合的关键技术之一,是对冗余数据进行融合处理的前提和基础。对关联算法的性能分析与评价是算法设计与选取的主要依据。传统的性能分析方法多数为基于仿真测试的事后评价方法,其分析结果与仿真场景密切相关,难以全面客观地反映算法性能。该文提出了一种从理论上分析关联算法性能的思路,首先寻找关联算法出错的边界条件,分析边界条件出现的概率,从而得到算法关联错误概率的期望。与传统性能评价方法不同的是,该方法揭示了关联算法的内在性能,以工程中常用的二维分配算法为例,分析了算法性能与系统误差的关系,为实际系统的算法设计提供了理论依据。仿真实验验证了理论分析的结论。     

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.     

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.     

数控机床动压主轴的热误差建模技术研究

为了降低加工过程的热误差,提高数控机床加工精度,基于时序相关分析理论与数值计算方法,建立了一种以温度场分布及加工参数为输入的新型机床主轴热误差建模方法.所建模型由热误差模型、主轴动压轴承热特性模型以及主轴热传递模型三部分组成.该方法首先根据时序相关理论建立热误差与温度测点之间的相关模型,再通过灰色相关理论完成关键温度测点位置与数量的优化,同时,基于数值计算与热传导理论,建立了动压主轴系统热特性模型.以一台大型龙门导轨磨床为实验对象,建立了磨床主轴箱热误差预测模型.实验结果表明,所建立的热误差模型具有良好的热误差辨识性能.     

趋势分析法在数控加工负荷辨识中的应用

分析了一类非平稳主轴电流信号的特点,给出了一种基于主轴电流信号的数控加工过程中负荷辨识的方法,该方法利用趋势分析中循环平稳信号的特点,借助移动时间平均和校正预测控制算法,可直接面向控制．实验研究表明,基于该方法的加工过程负荷辨识可实现切深0．05mm变化时有效分辨的能力．     

基于LAN的并行处理

针对大规模并行处理，计算提出了基于LAN的并行系统的设计思想，着重分析了并行系统的并行效率，加速比和放大率等性能以及影响这些性能的处理机性能，并行度，通信效率主要因素，并讨论了偏斜，传输瓶颈，安全和对称等几个对该系统有重要影响的问题。     

典型数控龙门镗铣床主轴系统抗振性能优化

为提高主轴系统的抗振性能,以一台典型的主轴升降式数控龙门镗铣床主轴系统为例,研究了轴承和弹性联轴节两种结合面的有限元建模方法,仿真分析了主轴系统的模态和谐响应动力学特性,通过模态实验验证了动力学仿真分析的有效性,提出了提高主轴系统抗振性能的优化设计方案。研究表明:建立合理的结合面模型是提高仿真精度的关键之一,所研究的主轴系统的主要振型是扭转振动,主轴轴承刚度对各阶固有频率和扭转振幅影响很小,通过优化弹性联轴节刚度和套筒长度可以有效提高主轴系统的抗振性能。研究成果对全面了解并优化主轴系统动态性能具有指导意义。     

2.5米提升机主轴键槽应力集中分析

本文应用先整体分析,后再用局部细分析的有限元方法,对2.5米矿井提升机主轴键槽应力集中状态进行了分析。文中对局部细分区的选取、局部细分区边界条件的确定等问题进行了讨论。计算结果表明,这种先整体分析后再局部细分析的方法是分析构件局部应力集中的一种可行的方法。计算结果对主轴的强度设计有重要的参考价值。     

船用热交换器铜管切割机切削主轴力学特性分析

切削主轴是船用热交换器铜管切割机关键部件,其力学特性直接影响使用性能．在设计过程中,通过在PRO／E中建模导入ANSYSl4．5完成有限元分析,通过对主轴静态强度、动态刚度、抗振性能以及临界转速分析,为切削主轴设计提供理论．对主轴结构设计实例的有限元分析表明,该设计符合工程要求．     

机床主轴轴承热诱导预紧力及刚度计算与实验研究

为了研究机床主轴系统非均匀温升带来的热位移对轴承预紧力和动刚度的影响,建立了一种机床主轴系统热机耦合模型。在分析轴承摩擦损耗影响因素的基础上,确定了系统热载荷和边界条件,采用有限元方法求解了机床主轴瞬时温升和热变形,根据轴承载荷-位移关系式求解轴承的热诱导预紧力,基于改进的Jones模型计算了轴承径向刚度。最后,实验测定轴承预紧力,分析预紧力影响因素。理论计算与实验结果表明:在定位预紧下,主轴、隔圈、轴承座和轴承热位移会导致轴承预紧力和径向刚度的增加,且随着初始预紧力、转速和环境温度增加,预紧力变化幅值也增加。此外,局部冷却引起热位移的变化,从而改变轴承预紧力和径向刚度的变化规律。     

CDMA软切换的队列模式

针对移动通信系统的软切换技术，讨论了几种情况相应的算法思想，重点分析了基于方向的软切换模式，为更好地适应第三代、第四代移动通信系统的要求，提出基于方向的双队列模型，并定性地分析了该模型的性能，改善了系统的通信质量。     

两向不等肢配箍矩形截面柱双向受剪试验分析

柱的受剪性能是结构整体受力性能中极为重要的部分，而在两个方向剪力作用下的矩形柱的受剪性能更为复杂．两个主轴方向上不等肢配箍柱的双向受剪性能至今仍缺乏相关的研究和分析．文中对双向不等肢配箍矩形截面柱的受剪性能进行了试验分析，在此基础上分析并提出了两个主轴方向不等肢配箍柱双向受剪承载力的相关方程和承载力计算公式．