一种反射面天线面板装配优化方法

为提高大型反射面天线形面装配精度及装配效率,提出一种反射面天线面板装配优化方法。该方法从装配工艺入手,基于传统遗传算法的思想,建立了天线装配序列规划的遗传算法数学模型,其适应度函数包含了对装配变形、装配周期及装配人工消耗等方面的评价,考虑到装配精度和装配过程中的功耗,为相应的项赋予权重使其达到多目标优化的目的;同时,建立了天线装配的有限元仿真模型,对遗传算法得到的装配序列结果进行了面向装配过程的面板装配变形动态仿真,并将仿真结果反馈于装配序列规划模型的评价中,及时对遗传算法所求得最优解作出准确评估。以某工程9 m圆抛物面天线的面板装配为例,讨论了不同目标函数时的算法结果和仿真结果,分别求得了精度最高的装配序列、经济度最好的装配序列,以及考虑同时提高装配精度和增强经济度的装配序列。从而证明了所建立的反射面装配遗传算法数学模型的正确性及所提天线装配序列规划方法的高效性。     

基于混合算法的反射面天线面板装配序列规划

为了改善反射面天线面板的装配变形,从装配工艺入手,基于蚁群算法和遗传算法,结合传统的天线反射面装配方法,提出一种天线装配序列规划的混合算法。该算法利用蚁群算法快速得到初始种群,随后使用遗传算法对初始种群进行优化,根据所得优化解生成蚁群算法中路径上的信息素,通过加速蚁群算法最优解信息的积累来更快地得到最优解;同时,建立反射面装配的有限元仿真模型,利用该模型及时对得到的最优解(即装配序列)进行面向装配过程的面板装配变形动态仿真,将仿真结果返回算法中,进一步校正算法并得到最优解。以某工程抛物面天线的面板装配为例,验证了所提混合算法的正确性。     

后桥主齿总成装配力学建模与选垫影响分析

依据某企后桥主齿总成装配工艺控制标准,通过搭建主齿总成装配的力封闭模型和圆锥滚子轴承力学特性计算模型,并对轴承和隔套的轴向力学特性曲线进行测试分析,在考虑轴承内圈截留载荷和垫片厚度的影响基础上,提出一种后桥主齿总成装配变形耦合和轴向力分配的图表分析方法。通过该方法,可以分析预紧垫片的厚度对主齿总成装配质量的影响机制。结果显示,在主齿总成的装配过程中,精确控制预紧垫片的选装厚度误差,可实现隔套轴向力与轴承预紧力的精确分配,提高主齿总成装配质量。     

螺距误差下的螺纹副应力分布及其对装配预紧力的影响研究

螺栓连接结构中的螺纹副和端面接触应力分布规律对装配预紧力以及连接可靠性起着关键的作用,螺纹加工过程中所产生的螺距误差使理想条件下的接触应力发生变化,其导致的螺牙啮合顺序变化不仅会影响螺纹副的应力分布还会对端面的应力分布产生影响,使螺栓拧紧过程中的扭矩与预紧力关系也随之发生变化.针对上述现象,以M10螺栓连接为例,建立了考虑螺距误差下的螺牙啮合理论模型,揭示了应力重分布的产生机理;建立了全参数化的螺栓拧紧过程三维有限元模型,分析了不同的螺距误差分布模式对螺纹副应力、端面应力以及螺栓装配预紧力的影响规律,并通过对内外螺距的选配实现了螺纹副应力均匀分布.最后,通过单螺栓拧紧实验建立了螺距误差与螺纹摩擦扭矩、端面摩擦扭矩以及螺栓预紧力的关联关系,验证了仿真模型以及上述理论的准确性.     

基于结合面密封性的螺栓组连接工艺研究

主要研究了影响结合面密封性的两个因素,即螺栓预紧力和螺栓预紧顺序。建立了结合面任意易泄漏处压应力与螺栓残余预紧力的关联模型,通过工况载荷下的结合面分离应力反求各螺栓的初始预紧力,保证了零部件在装配过程中产生较高的密封性,为工程实践提供了有力的参考价值。提出了确定最优螺栓预紧顺序的工艺方案,并通过接触面上正压力与摩擦力的最大平均值和最小标准差确定了装配过程中的最优螺栓预紧顺序,保证了结合面的密封性。     

龙门加工中心地脚螺栓组分步预紧工艺研究

五轴龙门加工中心在现场安装过程中,地脚螺栓安装预紧力导致机床床身变形将影响加工中心的几何精度,而产生的应力分布特性将影响加工中心的精度保持性。论文在分析螺栓预紧模型的基础上,提出了基于最小变形安装误差和均匀螺栓结合面压力分布的地脚螺栓组分步预紧工艺方法,并量化分析了预紧顺序、分步加载预紧步数以及预紧力分配比例对于导轨安装面几何精度、结合面压力分布均匀性以及精度保持性的影响。仿真结果表明,该方法能够实现五轴龙门加工中心地脚螺栓组快速,有效的安装,解决了传统经验安装效率低,精度难以保证的问题。     

基于弹性相互作用的大型数控机床地脚螺栓预紧顺序规划

针对大型数控机床的床身安装精度调整及其保持问题,分析了地脚螺栓组件间的弹性相互作用机制,建立了地脚螺栓预紧力流传递模型,提出了基于最小安装变形误差和均匀残余预紧力的地脚螺栓预紧规划方法,并利用有限元法实现了地脚螺栓的预紧模拟。以典型数控机床床身安装为例,量化分析了预紧顺序对导轨安装面几何精度、残余预紧力的影响。结果表明,该方法能够实现数控机床地脚螺栓预紧顺序的合理规划。     

空间伺服机构装配过程中轴承预紧力的控制

通过改变预紧力将产品化轴承适应性地应用于不同类型载荷伺服机构,对降低产品研发成本、提高产品继承性有着极大助益。本文根据启动摩擦力矩和预紧力的关系,识别出轴端压紧力和过盈摩擦力是轴承装配过程预紧力控制的两项主要影响因素,并给出了具体数学关系。将轴承过盈配合简化为组合厚壁圆筒模型,得到了过盈摩擦力计算方程。进一步地,依据虎克定律和杨氏模量定义,推导了轴承压装过程中轴端压紧力与轴承预紧力的数学关系,并在上述基础上,提出了空间伺服机构装配过程轴承预紧力控制方法。最后,依托某工程型号伺服机构,进行了预紧力控制和轴承寿命实验研究。预紧力控制实验结果显示,所述方法能够有效实现轴承预紧力的控制,间隙配合、过盈配合理论与实验误差分别为2.6%,20.3%;轴承寿命实验结果显示,采用所述方法装配后的轴承寿命末期回转倾角误差为3.04″,摩擦力矩为25.8mN·m,满足该工程型号空间伺服机构的使用需求。     

T/R组件硅铝合金支耳裂纹仿真分析与改进

为了解决T/R组件硅铝合金支耳在螺钉预紧力下产生裂纹的问题,文中采用有限元仿真和试验方法对T/R 组件及其相关结构进行了研究。首先从装配顺序入手,对分机在装配过程中的力传递情况进行了分析,初步推断出裂纹产生的可能原因;接着采用仿真方法对比分析了改进前后T/R组件支耳在螺钉预紧力下的受力情况,初步证实了改进措施的有效性;最后对改进后的分机结构进行了加速度、随机振动和冲击试验,证实了改进以后的分机满足项目要求。     

风电机组高强度螺栓扭矩拧紧工艺研究

针对风电机组高强度螺栓装配工艺复杂、装配效率较低的问题,运用超声波法测量螺栓预紧力的方法,以2.0MW机组的变桨轴承与轮毂的连接螺栓为研究对象,分析了5种不同扭矩拧紧工艺条件下螺栓的预紧效果,并比较研究了"预紧次数"和"二硫化钼涂抹方式"对高强度螺栓预紧力的影响。研究结果表明:分3次预紧和分2次预紧螺栓时,螺栓的预紧效果基本相同,可将螺栓装配工艺中分3次预紧优化为分2次预紧,节省装配时间;二硫化钼涂抹方式对螺栓预紧力影响较大,全涂抹时螺栓获得的预紧力更贴近目标值。     

微小型零件螺纹连接中预紧力的精确控制

针对不同的螺纹副间摩擦力不确定,仅靠提高扭矩的控制精度无法保证预紧力一致性的问题,提出了一种预紧力控制方法——扭矩/时间控制法。该方法基于螺栓弹性变形范围内预紧力与扭矩、转角的关系,根据恒定转速下扭矩随时间变化的斜率关系以及系统的刚度,对每对螺纹副施加不同的拧紧力矩,以提高预紧力的一致性。仿真模拟带碟形弹簧垫圈的螺纹副拧紧螺母的装配过程,按照扭矩/时间控制法进行分析,结果表明,刚度与扭矩斜率比在±0.02%内波动时,预紧力控制精度为2.94%,说明扭矩/时间控制法具有较好的精度。     

多工况耦合法兰连接结构密封性研究

法兰连接结构广泛应用于工业生产领域,法兰处若发生泄漏,会影响设备正常运行,严重时还会对人员造成伤害,对环境造成污染。由此,对法兰连接结构的密封性进行研究,具有重要工程意义和价值。以法兰连接结构为研究对象,利用Waters设计方法和有限元分析方法,对不同预紧装配顺序,以及压力温度载荷工况、机械载荷工况、振动载荷工况的密封性进行分析。研究结果表明,螺栓预紧装配顺序、压力温度载荷工况下不均匀预紧、机械载荷工况、振动载荷工况均会对法兰连接结构的密封性造成影响,不同工况下预紧力丧失为20%～80%。在工程应用中,采用顺序紧固方式,在升温降温工况下,系统管道中管端载荷及振动载荷均会造成垫片接触应力分布不均匀,严重时可能导致垫片泄漏。对此,可以采用螺栓交叉拧紧、高温环境螺栓热紧工艺、双叠防松垫片等措施进行预防。     

一种毫米波天线反射面板精密成形的数值模拟

天线反射面板的成形方法对面板精度有着重要的影响。根据具有大面积、主动反射面的毫米波天线对面板的成形要求,提出了一种基于高精度模具、蒙皮开缝、真空负压和胶粘背筋的成形方法。建立了该成形过程的有限元模型,并利用接触算法实现了该过程的数值仿真。研究发现蒙皮开缝后能有效降低蒙皮内的应力水平。面板回弹引起背筋的不均匀变形是面板成形误差产生的主因。分析了面板形面曲率、蒙皮开缝长度和背筋高度等面板结构参数对面板成形精度的影响规律,为合理设计该工艺过程和提高面板的成形质量提供了重要依据。     

拧紧策略对航空发动机单螺栓连接预紧力的影响

针对航空发动机装配过程中出现的螺栓预紧力误差大、控制精度低等问题,基于TC4钛合金单螺栓连接工艺实验,分析了不同拧紧策略对装配预紧力大小及稳定性的影响,具体包括扭矩法、扭矩-转角法等拧紧方法和拧紧速度。在扭矩法的基础上,研究了分步拧紧对预紧力的影响。以单螺栓连接结构和航空发动机典型的法兰螺栓连接结构为研究对象,探索了螺栓预紧力短时衰减规律。结果表明,重复拧紧时扭矩-转角法预紧力标准差大致是扭矩法的三分之一,使用扭矩-转角法、采用分步拧紧和提高拧紧转速均可使拧紧扭矩系数K值趋于平稳,降低预紧力分散程度,提高预紧力控制精度;预紧力在拧紧完成后的短时间内会发生衰减,前5～10min衰减最快,大致占总衰减量的80%,20～30min后预紧力保持稳定。     

变压器不同装配工艺对铁芯电磁振动的影响仿真分析

针对煤矿自动化开采中变压器容量要求越来越高,导致其电磁振动增强,影响变压器使用的问题,采用有限元仿真分析的形式对变压器装配过程中,不同装配工艺引起的不同预紧力条件下铁芯的磁致伸缩量及弹性模量对铁芯电磁振动的影响进行研究。结果表明,在一定的装配工艺预紧力范围所产生的电磁振动最小,应选择合理的装配工艺保证变压器的使用性能。     

圆锥滚子轴承预紧力对变速器啸叫噪声的影响分析

基于仿真分析和实验方法研究了轴承预紧力对汽车变速器啸叫噪声的影响,建立了六挡机械式变速器动力学仿真模型,分析了副轴-后轴承采用不同的预紧力对系统动力学性能的影响,主要考察了传动误差激励、动态啮合力和轴承力变化,获得了不同的箱体动态响应。利用阶次跟踪方法进行实验,分析了不同预紧条件下的振动加速度和声压级水平。结果表明：采用合理的预紧力时,增大轴承刚度有助于抑制变速器啸叫噪声的产生,仿真分析与实验结论一致。     

油底壳螺栓组紧固顺序的研究

为了能够挑选出最优的油底壳螺栓紧固顺序。本文以某柴油机为研究对象,设定4种油底壳螺栓紧固顺序方案,运用Abaqus进行螺栓紧固次序分析,得到各紧固螺栓的残余预紧力、油底壳安装面变形、油底壳自身应力、油底壳密封垫变形。综合计算结果,发现先拧紧四角,再拧紧中间,然后按照顺时针顺序紧固的方案最佳。计算分析过程可以为油底壳装配后密封稳定性提供设计依据。     

基于ANSYS的电主轴轴承预紧与过盈配合分析

运用有限元分析软件ANSYS对高速主轴进行了热-结构耦合分析。主轴热-结构耦合分析的有关边界条件数据来源于实际工况测试,分析得出主轴的热分布图、热变形图、轴承内外圈热应变分布,由这些分析结果验证了轴承预紧力和装配过盈量的合理性,热变形过大则适当改变预紧力和装配过盈量,从而改变热结构耦合分析的边界条件进而改变热结构耦合分析的结果,由结果数据比较得出最佳预紧力和装配过盈量。     

双柱上传动锻造水压机多根拉杆顺序加载预紧力分析

经典的组合结构压机机架的预紧设计方法以横梁为刚体和拉杆立柱只有轴向变形为假设条件,给出的预紧设计方法与真实情况不相符合。采用ANSYS公司新近推出的协同仿真环境ANSYS Workbench软件对水压机进行了有限元计算,得到不同预紧系数下水压机拉杆的受力情况,从中找出拉杆预紧力依加载顺序而递减规律,对实际设备安装具有一定的指导意义。     

齿轮输油泵装配后不可测尺寸的另类检测

齿轮输油泵输油泵的内泄约80%来自于齿轮端面间隙泄漏,而装配后的螺栓预紧力会影响端面间隙,且装配后此影响不可测量。本文以某输油齿轮泵为例,仿真模拟出螺栓预紧力对端面间隙的影响,且与理论分析基本吻合,说明仿真模拟可行。