船式拖拉机分动箱传动系统的特性为船式拖拉机动力系统平稳、高效运行关键因素,建立分动箱一级传动啮合齿轮热弹耦合模型。在额定工况条件下,对直齿圆柱齿轮传动啮合特性进行有限元接触仿真分析,研究了热弹耦合、不同摩擦系数对齿轮接触压力、齿面啮合区域法向载荷及啮合刚度的影响规律。结果表明,齿轮啮合过程中摩擦生热使得齿轮接触压力变小、啮合刚度变小,且齿面接触考虑摩擦系数时齿面接触压力与比不考虑摩擦系数齿面受到接触压力大。将仿真得到的时变啮合刚和刚度与理论计算值进行对比,验证有限元瞬态分析方法的可行性,为后续分动箱系统动态响应分析作基础,为降低齿轮转动过程产生振动与噪声和分动箱系统的优化设计提供依据。

现有核反应堆冷却剂主循环泵(核主泵)飞轮系统无超速保护功能,在极限冷却剂丧失事故(LOCALost of Coolant Accident)工况下存在飞轮破裂损伤主设备的隐患,进而威胁整个核岛安全。为消除隐患保障核岛安全运行,根据第三代核电技术的要求,首先采用过盈配合传递扭矩的方式,设计出满足惰转惯量要求的脱离式飞轮结构,摩擦副选用自润滑性能的陶瓷球与PEEK材料,达到免润滑目的。然后根据飞轮本体与轴套之间的非线性接触理论,采用仿真方法分析了过盈量随转速变化特性,给出了脱离速度。同时分析了飞轮危险点应力应变随转速变化特性,给出了脱离速度下的危险点应力。最后对设计完成的工程样机进行了台架实验,获得了飞轮本体实现脱离的速度以及飞轮危险点应力应变随转速变化的特征曲线。结果表明理论计算、仿真分析与实验结果基本一致,进而为飞轮产品......

搅拌装置是稳定土振动搅拌机的关键部件,其振动特性对整机的搅拌质量和效率至关重要。以某公司生产的型号600t/h稳定土振动搅拌机为研究对象,通过三维建模软件Creo建立了搅拌装置的实体模型,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对其进行了模态分析,获取了搅拌装置的前五阶固有频率和振型。然后对搅拌装置进行了瞬态分析,得到了不同激振频率和振幅对搅拌装置上位移幅值的影响。最后对稳定土振动搅拌机搅拌装置进行了振动试验与分析,并与仿真数据进行了对比,验证了有限元模型的正确性。为搅拌装置的优化设计和搅拌机振动参数的选取提供了理论依据。

针对现有的平茬机不适应沙生灌木的平茬复壮、留茬且仿形能力差等问题,提出在灌木平茬机上设计一种新型仿形机构—四连杆仿形机构。研究现存的平行四连杆仿形机构工作原理及受力情况,确定了仿形机构的牵引角、上下仿形角、连杆间距及长度、上下仿形量;应用ADAMS对平行四连杆机构的虚拟样机模型进行运动仿真分析,分析出该机构平茬高度均值为34.277mm;对平行四连杆机构进行优化设计,得出了非平行四连杆机构具有更好的仿形效果其平茬高度为31.705mm;开展平整地区的平茬切割试验,两种机构均能很好的完成平茬复壮的工作;将杆长、切割速度、行进速度、入切角考虑在内于沙丘地带对两种机构展开正交试验,验证出方案A2B1C2D2—非平行四连杆机构试验效果最好。

通过实验研究了连接区域灌封密封胶的复合材料蜂窝夹芯结构的承载能力以及失效形式,揭示了结构在拉拔载荷下的失效机理,并与数值仿真计算结果进行对比,结果表明,数值计算结果与实验结果基本一致,验证了仿真计算结果的有效性,为工程实际应用提供了一种有效的方法。

螺旋给料机是一种无挠性牵引设备,但是在输送黏性相对较大物料时,容易发生堵料现象,进而导致进给效率不高。为提高螺旋给料机的工作性能和适用性,实现高效输送,本课题以给料机螺旋体为研究对象,以螺旋参数包括螺距、叶片直径、螺杆内径和外径为优化设计变量,以螺旋体质量、进给效率为双优化目标;运用遗传算法,根据建立的螺旋参数表达式得到优化目标值;然后对优化前、后的螺旋体结构在ANSYS中进行有限元仿真分析,验证其合理性。研究结果表明螺旋体重量较优化前减少9.34%;进给效率提高8.2%;螺旋体的最大等效应力降低16.7%;达到了轻量化、提高进给效率的优化目标。

异质零件设计和制造过程中使用多个模型,例如结构模型、材料模型和制造模型等。采用CAD软件设计的三维模型文件因用途不同,模型的格式经常不同,但因需要进行数据交换,所以需要建立数据交换标准。3D打印设备常用的“准标准”文件是STL格式,但STL格式并不完备,比如表面漏洞,表达的只是对象的几何信息,不包含色彩和材料信息,异质零件模型进行三角面片化所得到的传统STL格式文件也比较粗略。针对这些问题,首先介绍多材料3D打印的成形工艺及过程,然后重点阐述异质零件制造的模型及数据格式,最后给出基于STL格式的细化及在细化基础上的四面体模型。

利用SolidWorks对管翅式机油冷却器建模,使用ANSYS CFX仿真软件对管翅式机油冷却器的温度场进行模拟仿真,结合试验结果分析并讨论了风速和温差对管翅式机油冷却器传热的影响。试验结果与计算结果表明空气侧温度和油侧温度差值与散热功率呈线性关系,差值越大管翅式机油冷却器的散热效果越明显;迎风面垂直方向风速与散热功率也呈线性关系,风速越大管翅式机油冷却器的散热效果越明显。利用MATLAB对已有的进风口风速、进油口温差以及对应的散热功率进行曲线拟合,得到进风口风速和进油口温差变化与散热功率的关系式。通过试验结果与计算仿真的数值模拟对比,验证了计算模型的有效性与准确性。

拓扑优化是现代结构优化中不可缺少的一个重要环节。但由于用有限元法进行拓扑优化所得的梁结构往往具有棋盘格式,使其具有边缘不均匀、不光滑且非线性等缺点。针对这一问题,在这里提出了一种拓扑结构优化及梁结构棋盘格式边缘光滑处理的方法首先利用ANSYS对平面板模型进行拓扑结构优化,得到具有棋盘格式梁结构的拓扑优化结果;然后利用最小二乘法建立边缘线性方程组以对拓扑优化结果进行光滑处理;最后通过光滑处理结果重构拓扑结构模型,并对其进行网格划分和有限元数值计算分析。分析结果表明,通过这种方法可以在原拓扑优化结果的基础上得到新的、有效可行的光滑拓扑结构,这为拓扑优化结构棋盘格式提供了一种简便且易于操作的光滑处理方法。

基于有限元法建立了考虑轴扭耦合的机床进给系统动力学方程,分析了工作台位置变化对其动态性能的影响。结果表明第1、3阶固有频率为丝杠和工作台的轴向振动模态,第2阶为丝杠扭转振动模态。随着工作台位置变化,第1阶固有频率呈现先减后增的变化,最大值出现在丝杠端部,变化率达50.58%;第3阶固有频率为先增后减的变化规律,其中最大值出现在丝杠中部,变化率为10.3%;试验结果与计算结果相吻合;第2阶固有频率受工作台位置变化影响不大,验证试验结果与仿真结果相一致,证明这里的进给系统动力学模型具有较高的精度。