基于空间轴承寿命预测的预紧力优化分析

以航天机构中的精密轴系为研究对象,构建了空间轴承寿命预测的数学模型,提出适宜于固体润滑轴承初始预紧力优化的方法,为其预紧力的设计和选择提供理论指导。基于滚动轴承的运动学、拟静力学和Archard磨损模型,综合考虑支撑刚度和润滑膜抗压极限强度要求,确定了预紧力的许用范围。以使用寿命最长为优化目标,优化了空间轴承71807C的初始预紧力。研究结果表明:空间轴承初始预紧力的选择范围为70 N~200 N;在磨损过程中,磨损深度和残余预紧力相互影响、相互作用;基于使用寿命最长的优化目标,优化得到156 N的初始预紧力为精密轴系组件的最优预紧力,并探究了不同预紧力下空间轴承的失效机理。     

大型变压器器身压紧方式研究及其航运过程中的动力分析

保证结构完整性和安全性是变压器运输包装中的重要问题。针对大型变压器,通过非线性有限元方法模拟了变压器器身及预紧装置并对其预紧方式进行了数值仿真,分析了该预紧方式下的预紧力损失系数,得到了该种预紧方式下变压器结构在航运过程中撑块抗滑系数的变化规律,最后给出了变压器结构安全系数与预紧力的关系。结果表明,采用"生死单元"技术可以真实的模拟大型变压器绕组的预紧方式和预紧效果,大型变压器的运输包装采用动力时程分析可以得到的合理的运输冲击作用。     

轮足式包装搬运机器人减振装置设计

目的 为了降低轮足式包装搬运机器人在仓储运输等工作过程中受到振动冲击时对工作性能的影响,实现轮腿结合处的减振功能需求。方法 提出一种油压缓冲器与机械减振装置相结合的设计方案,分别用能量法和有限元法分析减振装置中主要弹性元件的刚度系数,比较采用不同结构弹性元件条件下驱动轮的刚度特性。结果 设计了具有油压缓冲器与平面S形弹性片的轮足式包装搬运机器人驱动轮机构,并进行了样机的轮式移动实验和环境冲击实验。实验过程中机器人的本体运动幅度波动很小,运行平稳,表明轮足式包装搬运机器人减振装置能有效地减少落地冲击,降低环境对包装件的物理冲击,验证了该减振装置设计的合理性与实用性。结论 该减振装置设计方案可以有效地减少轮足式包装搬运机器人在工作过程中受到的振动冲击,减小环境对包装件的物理作用,提高机械本体与电气元件的安全性,使它的工作性能更加稳定。     

精密机床主轴轴承的预紧力控制

 以FL-1000型精密磨床主轴系统为对象,设计了一种精密机床主轴轴承预紧力实时控制系统.根据实际工况,确定该机床的最佳预紧力,对其控制原理和控制算法的设计进行了分析,并以FL-1000型精密磨床主轴系统为例验证了预紧力实时控制的可行性.     

爆炸螺栓预紧力对冲击响应影响分析

爆炸分离冲击环境地面模拟试验中一般通过悬挂试验实现。试验中连接两分离部件的爆炸螺栓预紧力可能会对分离冲击响应产生影响。爆炸螺栓预紧力由螺栓安装拧紧力矩与分离下件重量产生,通过分析该力矩及该重量变化研究预紧力对响应影响。通过数值模拟、试验研究,分别在时、频域对响应影响进行分析。结果表明,爆炸螺栓安装力矩及分离下件重量在一定范围内的变化对中远场冲击响应影响较小。     

轴承的轴向预紧力

轴承预紧可以减少轴承的偏移和增加疲劳寿命,此外预紧还可提高轴承的刚度和增加轴承的摩擦力,因此确定适当的预紧力是提高轴承寿命的关键。用传统方法确定轴承部位的轴向载荷和预紧轴承装置的稳定性是冗长的而且很费时。新的使用近似值的方法只需从现有的轴承样本中查取最少的数据即可。此方法还适用于计算机辅助分析和选择预紧力是在轴承装置固定的同时对其施     

磁力预紧缓冲器的力学特性及缓冲性能研究

在冲击作用下,传统预紧缓冲器能够为设备提供良好的缓冲效果,但是当外界冲击大于缓冲器预紧力并发生变形时,会产生大于预紧力的冲击力响应,从而影响缓冲性能。为降低预紧缓冲器的冲击力响应,提高缓冲性能,提出一种磁力预紧缓冲器。利用谐波平衡法对磁力预紧缓冲器的非线性微分方程求解,获得该系统的方程解;通过数值计算获得磁力预紧缓冲器的冲击响应规律,将磁力预紧缓冲器与传统预紧缓冲器的冲击响应进行对比分析。上述计算结果说明,在具有相同预紧力的情况下,磁力预紧缓冲器的冲击响应受到磁力预紧力和线性刚度的影响;与其它预紧缓冲器相比,通过选择合适线性刚度的磁力预紧缓冲器,传递力响应以及速度响应都能够明显地降低,而位移响应基本保持不变。利用跌落冲击机对原理样机进行冲击试验,试验结果与理论结果基本一致,验证理论计算结果的准确性。     

航天器非火工分离装置接触建模与仿真分析

为保证航天器发射过程中分离装置的可靠连接与分离，对某型非火工分离装置的接触动力学及分离释放过程进行研究。该非火工分离装置采用记忆合金弹簧作为驱动源，分析接触碰撞模型并根据接触理论计算接触参数，建立其动力学仿真模型并进行仿真计算，结果显示分离冲击不超过300g,与试验结果相符。研究分离装置中记忆合金弹簧回复时间、预紧力及弹簧刚度等因素对分离过程的影响，结果表明回复时间和预紧力对分离装置的冲击响应的影响效果相反，应综合考虑取值，弹簧参数中分离顶推弹簧刚度和螺栓弹簧刚度对分离冲击的影响最大。     

航空轴承PDMS缓冲包装垫的缓冲性能研究

目的针对目前航空发动机主轴轴承无缓冲包装的问题,提出基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作航空发动机轴承缓冲包装的方法。方法依据参考文献对双组份的PDMS进行配比,通过静态压缩试验得到数据,并绘制PDMS缓冲衬垫的缓冲系数-应力曲线,再经计算得到缓冲垫的最小厚度值,并依此为依据对航空轴承进行浇筑包装,通过模拟产品在运输过程中的跌落试验,验证以PDMS材料制作缓冲衬垫的可行性。结果当PDMS垫层厚度为30 mm时,轴承受到的冲击加速度均小于1.1 km/s~2。结论该方法能够为航空轴承提供保护作用。     

考虑紧固螺栓的三排滚柱式转盘轴承载荷分布计算

螺栓是转盘轴承的关键紧固件。为考察紧固螺栓工作参数对转盘轴承载荷分布的影响,提出了一种针对三排滚柱式转盘轴承的有限元等效建模方法。首先,基于三排滚柱式转盘轴承的结构特点和受力情况,建立考虑紧固螺栓的转盘轴承有限元模型,并从减少计算量和保证计算效率等方面考虑,采用非线性弹簧单元模拟滚子,通过有限元仿真快速获取了该转盘轴承的载荷分布。然后,设计并开展三排滚柱式转盘轴承静态加载试验,通过有限元仿真结果和试验结果的对比验证了所构建有限元模型的准确性。最后,基于构建的有限元模型,分析了螺栓预紧力和螺栓结合面处摩擦系数对三排滚柱式转盘轴承载荷分布的影响。仿真结果表明：螺栓预紧力对三排滚柱式转盘轴承载荷分布的影响显著,而螺栓结合面处摩擦系数的影响微弱,其中上排滚子承受的最大载荷随螺栓预紧力的增大而增大,下排滚子承受的最大载荷随预紧力的增大而减小;在轴向力和倾覆力矩的联合作用下,三排滚柱式转盘轴承下排滚子承受的载荷总体上高于上排滚子,充足的螺栓预紧力可以提高转盘轴承的承载能力,而螺栓预紧力不足则会使下排滚子承受更大的载荷,导致转盘轴承提前失效。研究结果可为转盘轴承的安装和后期维护提供参考。     

螺栓连接对结构模态及传递特性影响研究

针对螺栓刚度及预紧力对装配体模态、传递函数影响较大而在设备装配中因处理困难常被忽略问题,利用有限元计算、试验结合对比方法分析、研究。用ANSYS软件预应力模态分析及谐响应分析对装配体进行仿真计算;对三种刚度螺栓分别施加相同预紧力,对钢制螺栓施加六组不同预紧力进行试验;分析对比计算值与试验值误差。结果表明,忽略接触阻尼的计算值与试验值存在最大误差约15%;同一预紧力时,随螺栓刚度的提高固有频率呈增大趋势,各阶频率的最大变形量随之增大;随预紧力的增大,结构传递函数趋于明朗化。     

考虑三维圆柱铰间隙碰撞的空间机构柔性多体动力学分析方法

三维圆柱铰的动态性能对空间机构的运动精度和动力学特性有着重要的影响。基于多体动力学方法和刚体有限元方法,提出考虑三维圆柱铰的间隙碰撞和动态接触作用的空间机构柔性多体接触动力学方法。采用圆柱-圆柱的线接触力学模型和切片法,计算圆柱-圆柱的接触变形量和接触力,建立三维圆柱铰的轴销与轴套之间的间隙碰撞作用和三维动态接触关系。以等效刚体单元和Timoshenko梁单元描述柔性杆件的刚性有限元模型,建立柔性连杆和三维圆柱铰的具有多刚体系统的统一形式的动力学方程。计算分析了含三维圆柱铰的空间机构的运动精度和动力学特性,获得空间机构的位移响应,三维圆柱铰的相对运动轨迹和动态作用力等动力学响应。采用三维圆柱-圆柱动态线接触方法,能有效地预测空间机构系统的三维圆柱铰持续接触、间隙碰撞状态和摩擦作用下的动力学特性。计算结果表明三维圆柱铰的间隙碰撞作用对空间机构的运动精度和动态特性的影响较为显著。动力学模型和计算结果对复杂工况下高精度多间隙的空间机构的动态设计和动力学研究具有重要的理论意义。     

卫星天线一体化轴系驱动机构研究

导航卫星天线指向驱动机构是实现卫星星间链路天线高精度、长寿命可靠指向的核心部件。根据驱动机构需经历的发射段力学环境，入轨后真空、高低温等约束条件及星间链路天线的高精度、长寿命的特殊要求，提出了在步进电机、谐波减速器、编码器串装和一体化轴系的基础上，提高驱动机构精度和寿命的设计方法。理论分析了驱动机构预紧轴系受力状态及其影响因素，并进行了驱动机构轴系预紧力、启动转矩等效试验和使用寿命试验，分析了所设计驱动机构的负载特性；对驱动机构轴系的锁紧螺母进行结构改进，使驱动机构轴系的受力得到了较好的优化。为验证所设计驱动机构及其改进方法的正确性，在地面开展了不同热环境下精度和寿命等测试试验，最终验证了该导航卫星天线驱动机构能够满足天线在特殊环境下高精度、长寿命在轨稳定运行的要求。机构轴系预紧力的分析和试验验证工作具有一定的工程指导意义。     

加筋复合材料圆筒结构的撞击识别

以加筋复合材料圆筒结构为对象,研究了复合材料结构的外部低速撞击识别问题。采用压电传感器获取发生低速撞击时在结构内产生的应力波信号。针对加筋复合材料结构的撞击位置识别,特别是监测区域边缘的位置识别问题,提出了基于传感器信号功率的两步法来估计撞击位置; 撞击载荷的重构采用系统辨识方法,通过分析系统辨识方法中传递函数的模型阶次和相关性系数的关系,提出了模型阶次选择的原则以进一步完善该方法。结果表明: 所提出的两步定位法可较好地估计所有监测区域的撞击位置,所改进的系统辨识方法可较好地识别非加筋区域上的撞击位置和撞击载荷时间历程; 当撞击点为加筋区域时,由于筋条对应力波传播的复杂影响导致撞击识别误差偏大。     

The Statistical Characteristics of Maxima of Contact Force in Stacked Packaging Units under Random Vibration

Stacked packaging units are the major form when transporting packaged products. In these stacked packaging units, the maxima of contact force between boxes are closely related with fatigue, the main failure form of packaged products during transportation, which can be simulated by random vibration. Therefore, this paper proposes a probability density function (PDF) of maxima for stationary Gaussian random signal with non‐zero mean and non‐unit variance to study the statistical characteristics of the maxima of contact force in three‐layer stacked packaging units, which is of vital importance to the fatigue evaluation. The proposed PDF of maxima is controlled by three parameters: spectral width parameter ? , mean value μ_x and variance σ_x . These three parameters are obtained respectively under three different impact factors, namely, constraint, acceleration excitation and location of contact surface. Power spectrum density (PSD) of contact force and PSDs' Q factors are also calculated. Relations and variations of the three parameters of PDF of maxima, PSD and PSD's Q factor under different impact factors are discussed in detail. It is found that the system of the three‐layer stacked units with a wide‐band excitation (? → 1) as input and contact force (?< 1) as output can be regarded as a relatively narrow band system. And the proposed PDF of maxima proves to be an effective method to investigate the statistical characteristics of the maxima of contact force between boxes in the stacked packaging units. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于有限质点法的含间隙铰平面机构动力分析

间隙的存在使得铰节点的轴承和轴颈易发生碰撞,从而使带间隙机构的动力响应与理想机构不同。基于有限质点法,对含间隙铰的平面机构开展动力分析。首先给出有限质点法的质点运动控制方程和平面梁单元的内力计算公式。然后引入Lankarani-Nikravesh模型和修正库仑摩擦模型,来计算间隙铰中轴承和轴颈碰撞过程中的接触力和摩擦力。对平面四杆机构和曲柄滑块机构开展了动力分析,验证了该文方法的正确性和有效性。分析结果表明:间隙铰对机构运动的位移和速度影响不大,但使加速度有较大振荡;相比于理想铰,间隙铰的接触力峰值也有较大的增加;相比于刚性机构,柔性机构中间隙铰导致的动力响应要小;而相比于单个间隙铰,多个间隙铰将增大机构的动力效应。     

非公差间隙圆柱副机构动态响应分析

针对ADAMS软件中Hertz接触力模型在凸面与凹面机构碰撞中精度低的问题,提出了一种适合非公差间隙圆柱副机构接触力模型。将Goldsmish模型刚度系数与基于改进弹性基础接触模型求导而得的非线性刚度系数进行优化组合,建立了对非公差间隙更具适用性的法向接触力模型,同时引入LuGre摩擦力作为切向接触力模型来描述机构间的相互作用关系。应用ANSYS软件对法向接触力模型进行了数值验证,在此基础上以某火炮身管与摇架间隙为对象,基于建立的改进接触模型对身管与摇架机构进行了动力学仿真分析,仿真结果可准确反映非公差间隙对身管动态特性的影响,为研究摇架结构参数对火炮射击精度的影响提供了参考和依据,同时建立的接触力模型为其他非公差间隙圆柱副机构动力学分析提供了更准确的数学模型。     

基于 ADAMS 的含间隙酒瓶装箱机构优化设计

利用ADAMS分析软件,对酒瓶装箱机构的建模仿真、优化进行了分析和探讨。在此基础上,基于间隙矢量模型,建立了考虑铰接处两构件由于制造和装配误差引起的间隙运动副模型,描述了间隙运动副两构件间的相对运动关系和基于非线性碰撞接触模式的动力学约束关系,分析了运动副间隙对系统运动学及动力学特性的影响。结果表明利用ADAMS进行仿真,是研究含间隙运动副机构的一种有效方法,可为多体机构设计及动力学行为描述提供精确预测,对其他含间隙运动副机构的动力学研究具有普遍意义。     

60000m~3/h空分设备空压机轴振动值高的故障诊断

由于60000 m3/h空分设备空压机排气侧轴承预紧力过大以及增速机与压缩机接触间隙过小,导致空压机吸气侧及增速机轴振动值高。文章介绍了空压机的结构、主要技术参数,叙述了空压机轴振动值高的故障现象,阐述了处理措施及效果。     

基于ICS-LSSVM的包装机械动力机轴承的故障识别

目的针对包装机械设备中动力机轴承的故障诊断识别率低的问题,提出一种基于参数寻优的故障识别方法。方法首先通过主元分析算法对包装设备动力机的振动数据进行主成分特征提取,减少各数据间的相关性,然后采用LSSVM对各类数据样本进行故障识别。为了克服LSSVM惩罚因子和核函数参数易出现局部最优、收敛精度差等问题,提出一种ICS算法优化LSSVM的状态参数,提高包装机械动力机轴承故障诊断的识别率,以实测糖果厂包装机械振动数据为例验证所提方法的有效性。结果实验结果表明,在包装机械动力机轴承故障类别确定的情况下,算法能够高精度地识别各类动力机故障。结论该算法实现了分类器参数的自适应选择,为提高包装机械动力机轴承故障诊断的识别率提供了可靠的方法。