对滚式齿轮纵扭复合超声滚压系统设计与分析

为解决目前齿轮超声滚压强化因设备的限制及振动的单一性导致强化效率低、作用范围小等问题,提出了一种新的对滚式齿轮纵扭复合超声滚压系统,包括纵扭复合变幅杆及与之匹配的工具齿轮.基于理论计算的方法推导出圆锥形复合变幅杆频率方程,求得相关设计参数.在圆锥段开螺旋槽并装配齿轮,利用有限元分析方法研究纵扭复合振动、计算齿面处纵扭复合振动位移及轨迹.采用单因素变量法及有限元分析方法并引入参数扭纵振比,研究槽数、槽深、槽宽、螺旋角等不同螺旋槽参数对纵扭复合超声振动的影响规律,得到最优的参数组合,采用轻量化方法设计出工具齿轮.结果证明,纵扭复合变幅杆设计满足要求,齿轮轻量化设计并装配后得到有效纵扭复合振动.在圆锥形复合变幅杆圆锥段开槽可产生纵扭复合振动,扭转振动效果主要与螺旋槽槽数、槽深、槽宽、螺旋角等参数相关;与工具齿轮装配得到对滚式齿轮纵扭复合超声滚压系统,为新的齿轮纵扭复合超声滚压装置工作性能达成提供了技术支撑.     

内燃机车散热器的新结构与散热性能分析

提出了一种新型的散热器(强化管带式散热器),并利用FLUENT软件对其和DF7型机车柴油机冷却系统原散热器进行了散热性能三维数值分析和仿真,获得了计算域的速度图、温度图、传热系数和相关结果。且对两种结构进行了散热性能对比分析,得出了结果。     

含持续预载的旋转弹簧振动系统键合图建模与仿真*

针对键合图难以表达的弹簧初始载荷的添加和保持问题,以含持续预载的旋转弹簧振动系统为研究对象,用两个容性元件描述含持续预载的弹簧,根据振动系统的拉格朗日方程,建立整个系统的键合图模型,采用20 - sim仿真软件对含有持续预载和不含持续预载的模型分别进行仿真,研究其对质量块振动特性的影响,为验证键合图模型的正确性,运用ADAMS软件对系统进行动力学仿真,两种软件仿真结果进行对比,验证含持续预载的旋转弹簧振动系统键合图模型的正确性.     

惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合特性的影响研究

根据动力学原理和Lagrange乘子约束,考虑惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合分析的影响,提出一种新的有限元分析模型,分析惯性载荷对螺旋锥齿轮动态啮合特性的影响规律。计算结果表明,随着惯性载荷增大,齿面接触力也随之增大;惯性载荷对于啮合区宽度、齿面接触应力及最大应力位置均有影响。因此,惯性载荷对于螺旋锥齿轮动态啮合分析是必须考虑的因素。     

DF7型内燃机车散热器散热特性研究

利用FLUENT软件对DF7型内燃机车散热器散热性能进行了建模与数值仿真，通过对仿真数据的拟合处理分别获得了散热器水阻、风阻、散热量和消耗功率特性曲线图及关系式，分析了它们与水速和风的质量流速之间的相互关系及产生原因，并通过试验验证了仿真模型的准确性和可行性，实现DF7型内燃机车冷却系统的最佳功率匹配。     

扩展有限元刚度矩阵的CSR存储实现

扩展有限元方法(XFEM)是处理裂纹、孔洞、夹杂等不连续问题中应用最为广泛的数值方法之一。XFEM基于单位分解方法,在标准有限元方法的位移近似函数中引入附加函数项来反映位移场的间断特性和奇异特性。附加函数项的引入,导致XFEM单元刚度矩阵大小不定,标准有限元方法的总体刚度矩阵的组集方法不能直接使用于扩展有限元方法中。本文提出一种基于‘广义相邻节点对’的非零元素存储方案,该方案通过使用"广义相邻节点对"和总体刚度矩阵中非零元素的位置一一对应的关系,配合大型稀疏矩阵的CSR存储格式(Compressed Sparse Row format:行压缩存储格式),直接从单元刚度矩阵组集形成压缩存储的总体刚度矩阵。该方案较好的解决了扩展有限元总体刚度矩阵的压缩存储和组集问题,详细阐述该方案的实现过程,将此方案成功实现于Fortran语言自主开发的扩展有限元程序中,并对程序的准确性进行了验证。     

一种表面微观形貌的主动重构方法

基于随机过程理论对机械零件表面微观形貌重构,所得形貌在全局上满足高度与自相关两统计分布,但不能对局部形貌进行预测与控制,给界面性能有效预测带来了困难.针对此难题,提出基于高度与自相关分布等效原理,以兴趣点作为目标点、兴趣点相邻点作为普通点,以目标表面斜率、曲率等为约束条件,通过交换目标点高度、对普通点进行高度重排,实现对随机形貌样本的主动重构.研究了两种具体实施算法及其效果,展示了所提方法在接触分析中的潜在应用.     

基于NCGM的粗糙表面数值模拟与实验对比

基于时间序列模型、线性变换方法和Johnson转换系统,研究粗糙表面的重构方法。为减少数据储存空间的需求和收敛性要求,采用非线性共轭梯度法（NCGM）求解自相关矩阵,得到高斯型表面及非高斯型表面的数值模拟方法。对不同相关长度及高度分布的高斯型、非高斯型粗糙表面进行数值模拟,并与实际测量结果进行对比。结果表明,所提出的基于NCGM的粗糙表面数值模拟方法能有效地模拟满足高度分布函数与自相关函数的实际加工表面。     

数控螺旋锥齿轮磨齿机主轴系统的温度场分析与仿真

以某种数控螺旋锥齿轮磨齿机为研究对象,分析其主轴系统的主要热源、传热途径及边界条件,在此基础上建立主轴系统热特性分析的有限元模型.用有限元法计算三维瞬态温度场分布,得到主轴系统达到热平衡的时间约为3h,最高温度发生在前端轴承处,最高温升为28.275℃,为以后计算主轴的热变形及优化设计散热结构奠定了基础.     

截齿顺次破岩机制的细观数值模拟及截线间距优化研究

为优化镐型截齿在截割头上的布置以提高掘进机截割效率, 借助PFC^3D颗粒离散元数值模拟软件构建了两把截齿顺次截割岩石的三维模型, 对不同截割深度和截线间距组合工况进行了模拟试验, 分析了镐型截齿顺次破岩机制和最优截线间距与截割深度的比值(s/h)。结果表明, 岩石在截齿作用下的破坏模式以张拉破坏占主导, 并伴随挤压和剪切的综合破坏; 截齿顺次截割时, 两相邻截齿之间存在明显的协同作用, 前刀在岩石内残留的裂纹使得岩石易于截割, 可以提高后刀的截割效率; 在模拟试验范围内, 随着s/h值增加, 比能耗呈先减小再增加的变化规律, 模拟结果表明最优s/h值约为3。该研究可为掘进机截割头排布设计提供参考依据。