如何提高机床结构的动刚度

为了改善机床的刚性和提高机床的精度,从分析机床结构的振动类型及影响机床结构动刚度的因素入手;从合理设计结构的断面形状和尺寸、改善构件间的联接刚度、合理选择构件的壁厚、开口的大小及位置、内腔充填阻尼材料、表面增加阻尼涂层、改变振型方向等几个方面阐述了提高机床结构刚度的方法,从而为机床的优化设计提供依据.     

基于刚度组集的混联机床的静刚度分析与优化

为了深入研究基于冗余驱动并联机构的混联机床的静刚度,提出一种建立整机刚度模型的方法,这种方法考虑了滚动直线导轨副和轴承的变形.根据刚度组集原理建立整机刚度矩阵,得到整机静刚度分布情况,并讨论了滚动直线导轨对整机静刚度的影响,针对机床薄弱环节,进行结构优化.结果表明: 在一定工作空间内,整机x、 y、 z方向静刚度具有对称性, z向刚度最好, x向刚度最差.滚动直线导轨副对整机刚度影响较大.通过改进某些部件结构提高了整机x向刚度,为此类机床设计和优化提供了理论分析依据.     

X型圆钢管相贯节点刚度试验

为了验算相贯节点刚度对钢管结构的受力性能及整体稳定性的影响,以某单层网壳结构体育馆为背景,进行了X形相贯节点轴向刚度和抗弯刚度的试验研究.文中介绍了试验方案和主要试验结果,对试件的破坏机理进行了分析.试验结果表明,当支管与主管直径相差较多时,节点轴向刚度和抗弯刚度均较弱,节点的半刚性能对结构的受力性能尤其是整体稳定性的影响不容忽视;当支管与主管直径接近时,节点轴向刚度和抗弯刚度均较大,基本能够满足节,最刚接的要求.     

结构面刚度对岩体弹性纵波传播特性影响的数值模拟

针对结构面刚度对岩体弹性纵波传播特性的影响规律及机理不明的问题,基于3DEC软件及自编程序,以含单个水平、光滑结构面的岩体为研究对象,分析结构面法向刚度、切向刚度对岩体弹性纵波传播特性的影响. 结果表明,初至纵波振幅和纵波波速仅与结构面法向刚度k_n有关,而与切向刚度k_s无关;初至纵波振幅和纵波波速皆随法向刚度k_n的增加而增加,增长速率逐渐减小. 考虑结构面间距S和岩块杨氏模量E的影响,引入E/(S·k_n)作为综合影响参量,固定k_n/k_s为2.5时,初至纵波振幅和纵波波速都随着(S·k_n)的增加而减小,以E/(S·k_n)=0.1、1、10为界,衰减速率经历极慢-变快-变慢-极慢四个阶段.     

闭口型压型钢板一混凝土组合楼板刚度试验研究

由于闭口型压型钢板与开口型的板型不同,二者在受力变形时存在一定差异。为了研究闭口型压型钢板混凝土组合板的刚度,采用7块闭口型压型钢板一混凝土组合楼板进行载荷试验,并加入4块开口型组合板作为对照。文章通过分析试验结果,得到了端部栓钉、钢板厚度、剪跨比、混凝土板厚影响闭口型组合板刚度的影响规律,并比较在相同影响因素下开口型与闭口型组合板受载刚度变化的区别。     

圈梁结构墙体受力性能试验与数值模拟

为了研究异型构造柱-圈梁体系受力特点,通过对普通构造柱-圈梁结构墙体和异型构造柱-圈梁结构墙体的实验对比,分析异型构造柱砌块组合墙体在竖向荷载和水平载荷共同作用下的力学性能和破坏机理,并与有限元数值模拟进行对照.结果表明:这种新型墙体结构具有良好的抗震性能,该成果对砌体结构发展具有一定的参考价值和指导意义.     

试验模态分析及有限元相结合的方法识别结构的支承刚度

本文提出了用试验模态分析与有限元相结合的方法，通过对振型向量自由度的聚缩去识别结构的支承刚度．特别是当一个结构物（梁或者板）具有零频和重频时，此法能解决完全靠试验方法所带来的问题．     

某汽车白车身静态弯曲刚度仿真分析与试验验证

基于某汽车白车身几何模型,建立其有限元分析模型。提出一种白车身静态弯曲刚度解析方法,对白车身进行静态弯曲刚度仿真分析,得到白车身关键点的Z向位移变化量,获取了白车身弯曲变形曲线。同时结合静态弯曲刚度解析方法,得到白车身静态弯曲刚度,并通过试验进行了静态弯曲刚度验证。研究结果表明:白车身静态弯曲刚度有限元分析和试验结果分别为13108.88 N/mm和14421.21 N/mm,相对误差为9.10%,有限元分析和试验结果基本吻合,可以为工程开发人员提供参考。     

6-THS型并联机床结构参数设计理论与方法

并联机床具有模块化程度高、重量轻、速度快和造价低等优点。该文以６－ＴＨＳ型并联机床结构为对象，研究其设计理论与方法。定义了并联机床的初始位形，构造出并联机床处于初始位形时的局部灵活度解析模型，并以此为基础提出了运动学设计的最优构形。基于上述分析结果，提出一种并联机床尺度参数综合方法。该方法兼顾运动终端实现姿态的能力和灵活度两方面的要求，保证了所设计的机床满足制造领域的基本要求。利用该方法进行工程设计计算，结果证明该方法可行。     

叶片进口边位置对船用离心泵性能数值模拟与试验对比

为了研究叶片进口位置对船用离心泵内部流动和性能的影响。针对一国内生产的NSL125-415/A02型船用离心泵,在不改变原始叶轮设计的基础上,运用泵与旋转机械专业设计工具CFturbo分别将叶片进口边两次前移和两次后移,设计了四种新的叶型。然后采用全粘性三维湍流数学模型数值模拟计算了5组(包括原型泵)不同工况下的船用离心泵内流场,对比了不同位置叶片进口边对船用泵流量-扬程、流量-效率等外特性曲线以及叶轮内部流场在不同工况下的流动分布,并且将原型泵数值计算结果与试验进行了比对。结果表明：适当将叶片进口边位置向叶轮轮毂处偏移,可以相对改善叶轮内部流场分布情况,降低叶轮出口位置附近湍动能强度;在一定范围内,随着叶片进口边位置向轮毂处偏移,船用离心泵扬程有所提高,整体效率略有增加,且高效区域面积变大;通过与试验对比,运用数值计算方法来预测船用离心泵内部复杂三维流动是可行的。     

基于有效刚度的空间框架结构几何非线性分析

利用考虑轴力影响的单元弯矩-转角关系,通过修改常规三维杆系弹性有限元的局部刚度矩阵,提出了空间钢筋混凝土框架结构基于有效刚度的几何非线性有限元分析方法,并提出了确定柱初始轴力的简化方法.将该方法计算结果与我国规范GB 50010—2010和美国规范ACI 318-11计算结果进行了比较,结果表明,采用该方法计算一般只需两次迭代即可得到满足工程精度要求的结果;如果采用简化方法近似确定的柱轴力,则不再进行迭代也能得到很高精度的结果.对于规则的框架结构,该方法计算结果与我国规范和美国规范的计算结果接近;对于不规则框架结构,该方法计算结果比我国规范和美国规范的计算结果大.     

C型臂X光机空间定位指示系统

采用单片机控制方式设计了C型臂X光机空间定位指示系统.该系统对接收到的信号进行处理后输出控制信号.控制信号控制四个电机运动,每个电机执行一个坐标方向上的运动状态.空间定位指示控制系统由输入控制、图像采集、通讯、单片机控制、显示和电机运动等系统组成.空间定位指示系统有计算机控制和按键输入控制两种控制模式.本文主要介绍了按键输入控制.     

A semi-analytical approach for stiffness modeling of PKM by considering compliance of machine frame with complex geometry

Stiffness modeling is one of the most significant issues in the design of parallel kinematic machine （PKM）. This paper presents a semi-analytical approach that enables the stiffness of PKM with complex machine frame geometry to be estimated effectively. This approach can be implemented by three steps： （i） decomposition of the entire system into two sub-systems associated with the parallel mechanism and the machine frame respectively; （ii） stiffness modeling of each sub-system using the analytical approach and the finite element analysis; and （iii） generation of the stiffness model of the entire system by means of linear superposition. In the modeling process of each sub-system, the virtual work principle and overall deflection Jacobian are employed with special attention to the bending rigidity of the constrained passive limb and the interface stiffness of the machine frame. The stiffness distribution of a 5-DOF hybrid robot named TriVariant-B is investigated as an example to illustrate the effectiveness of this approach. The contributions of component rigidities to that of the system are evaluated using global indices. It shows that the results achieved by this approach have a good match to those obtained through finite element analysis and experiments.     

立体式双位工作台设计与误差分析

为了提高现代工业加工过程中的加工效率,通过工业加工过程的定位、加工、检测等环节的任务分析,设计了立体式双位工作台。该工作台具有两个工位,一个工位为加工前被加工件的装夹及加工后的检测工位,另一个工位为加工工位。两个工位可以进行切换。其切换过程由控制系统自动完成。定位误差分析表明:不进行补偿情况下,平台倾斜引起的最大误差为0.8μm,补偿后的误差是激光干涉仪自身的误差,为十纳米量级。该设计为提高产品的加工精度提供了参考。     

基于刚度矩阵的空间变截面梁简化问题

为研究机床的静刚度特性,需要得到其各部件的单元刚度矩阵.机床部件的结构往往是不规则的,因此需要将其等效简化为等截面梁单元,才能得到其单元刚度矩阵.该文对任意变截面梁等效简化为等截面梁单元的问题进行了研究,从建立梁单元的单元刚度矩阵的需要出发,推导出了完整的简化方法.为了验证该简化方法的有效性,利用有限元分析软件ABAQUS 6.51对一个力学模型进行了分析,同时用上述的简化方法对该力学模型进行了计算.将两者的计算结果进行对比,相对偏差小于5%,因此可证明该简化方法在变截面梁等效简化为等截面梁单元时的有效性.     

热带钢轧机辊系纵向刚度在线计算模型

为了提高辊缝在线预报精度,在传统影响函数法基础上,建立可以进行在线计算的快速辊系变形计算模型. 该模型综合考虑了各种因素对辊系纵向刚度的影响,省去了繁琐的补偿模型实验过程,在提高计算精度的同时大大提高了计算速度. 应用日钢1580热连轧数据进行了离线计算,分析了轧件宽度对辊系纵向刚度的影响,并与传统宽度补偿模型计算结果进行了比较. 模型计算精度有所提高,每个工况耗时20ms,模型可以在线应用.     

考虑刚度折减的弹性二阶分析法在双跨排架结构中的运用

在框架结构设计中,构件的二阶效应采用一种实用且高效的考虑构件刚度折减的弹性有限元法来分析,该方法既能考虑结构的几何非线性又能考虑材料非线性,其准确性主要依赖于对构件刚度折减系数取值的合理性,但目前尚缺乏对排架结构的刚度折减系数的研究。以34个典型单层双跨等高排架结构为研究对象,进行最不利荷载条件下的弹性二阶分析和静力非线性分析,以排架结构整体二阶效应等效为基准,提出适用于双跨排架柱的统一刚度折减系数建议值;通过对多个双跨排架结构的非线性分析结果对比,验证了考虑刚度折减的弹性二阶分析法应用于排架结构的有效性,以及其刚度折减系数取值的合理性。     

一体化可变刚度关节结构设计与分析

为满足关节型机器人在非结构化工作环境中人机安全性与环境适应性,基于关节柔性生成机理与可变刚度关节构型特征,提出了一种新型一体化可变刚度关节。考虑到关节紧凑化、模块化与可主、被动刚度调节等设计需求,设计了凸轮型刚度调节机构作为关节刚度调节模块。基于关节数学模型提取关节刚度影响参数,在此基础上对关节主、被动刚度特性进行了分析。基于关节样机展开刚度调节性能实验,实验结果表明关节具有合理的刚度调节范围,以及动态运动过程中主、被动刚度调节能力,满足机器人工作过程中关节刚度变化需求。     

梁格法在斜腿刚架桥结构分析中的应用

为对小跨径变截面斜腿刚架桥进行准确而简便的分析计算,采用梁格法并通过动静载试验与有限元计算结果进行验证,提出在建立梁格模型时应对计算跨径和斜腿刚域进行合理的模拟,所得结果满足精度要求.