为了探究活塞瞬态温度变化和活塞顶面的温度波动,以某150四冲程直喷柴油机活塞为研究对象,取一缸内燃烧过程详细分析活塞瞬态温度变化。利用映射的方式将周期性变化的边界条件通过傅里叶函数进行加载,计算得到初始阶段活塞顶面温度波动情况。研究结果表明,活塞由初始状态到稳定状态需要150 s左右,活塞顶面温升速率最大,最高温度为564 K;活塞顶面温度波动为7 K左右。活塞瞬态温度场数值计算结果表明,活塞满足热负荷要求。该研究可为同类型活塞设计优化提供参考。

为解决机动式系留气球超静定锚泊底盘结构采用传统力学方法难以精确计算的问题,通过ABAQUS软件对机动式锚泊底盘车架和支撑腿进行有限元分析,采用壳单元及自由度耦合技术建立有限元分析模型,对底盘典型工况进行分析获得应力及位移分布规律。经验证此底盘结构稳定可靠,该研究对类似超静定底盘结构设计具有一定的参考意义。

研究了ZA型蜗轮的建模与修形技术,为蜗轮五轴数控加工编程提供精确的三维模型。建立车刀、蜗杆、蜗轮的坐标系,在此基础上得出车刀坐标系到蜗杆坐标系、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式;推导得出车刀刃口方程,根据车刀坐标系到蜗杆坐标系转换公式可得出蜗杆齿面方程;根据齿轮啮合原理,推导得出蜗杆蜗轮啮合方程;将蜗杆齿面方程、蜗杆蜗轮啮合方程、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式联立即为蜗轮齿面方程;根据蜗轮副啮合区的要求,对蜗轮齿面方程计算出来的齿面点集进行法向向内偏移,使得蜗轮齿面修鼓。最终的啮合区图表明修形蜗轮与标准蜗杆的啮合性能符合使用要求。

采用Pro/E三维设计软件,建立了车辆减速器制动钳组件的有限元分析模型,提出基于RANSAC算法的加载条件计算方法,并与基于附加制动力系数的加载条件计算方法进行对比,指出了两种算法下的应力集中区域以及应力分布和变形情况。同时,对在不同质量的货运车辆通过车辆减速器时,制动钳的疲劳强度进行仿真。通过现场应力试验和现场作业数据分析,得到车辆减速器制动钳实际的应力数据,以及车辆质量对制动钳疲劳寿命的影响。结果表明,基于RANSAC算法的加载条件计算方法更能反映车辆减速器制动钳实际受力情况;货运车辆中大质量车辆数量越多,制动钳越容易发生疲劳损坏。

针对弧面分度凸轮机构建模及运动学进行研究,通过共轭曲面法并借助齐次坐标变换法建立圆柱滚子弧面分度凸轮不可展直纹工作轮廓曲面方程统一模型,推导了共轭接触方程求取共轭接触角,VC设计软件采集了分度期工作轮廓曲面数据点后,导入Creo中完成从点到线到面,再实体化建立了弧面分度凸轮三维模型,通过ADAMS运动学仿真分析了机构运动角速度和角加速度曲线震荡的影响及其产生原因,为机构建模优化和后续加工凸轮调整提供理论指导和帮助。

真空管道磁悬浮列车具有超高速、远距离运输的特点,将混合EMS支承应用于真空管道磁悬浮列车中,能有效降低能耗及成本。利用等效磁路理论确定混合EMS支承结构参数,然后建立其三维有限元模型,针对满载稳定悬浮、满载起浮、空载锁死三种临界工况利用ANSYS Maxwell对混合EMS支承进行电磁仿真模拟,得到磁场分布及磁力随电流的变化关系。仿真结果表明所设计的混合EMS支承结构能满足悬浮要求,尤其在平衡位置能以较小的电流实现悬浮,相比传统电磁支承具有能耗低、体积小的优点。

针对点阵块壳单元模型求解时间过长的问题,研究可行的简化建模方法。首先建立了反映点阵材料细节特征的壳单元锥台点阵模型,进行匀速异面压缩仿真,得到精细模型的压缩特性参数;然后基于PAM-CRASH软件材料库中41号材料建立等效的实体单元点阵块压缩仿真模型。对比了壳单元和实体单元建模仿真得到的碰撞响应特征曲线,结果表明,实体单元模型在触发力、平台力、压实应变以及吸能量等方面与壳单元模型吻合性良好,用实体单元建立的模型单元数量和求解时间更少,以实体单元替代壳单元建模可以提高求解效率。

冲压空气涡轮(Ram Air Turbine,RAT)是飞机的应急能源系统,在正常情况下,回收在RAT舱内,当飞机主能源系统失效时,RAT接受释放信号,通过作动筒将涡轮投放至气流中开始工作,为飞机提供应急液压能/电能,从而保证飞机的可操控性。通过虚拟样机技术,在ADAMS环境中,建立RAT虚拟样机模型,对RAT的展开、启动、稳态性能、动态调速性能等进行了仿真分析。在ANSYS环境下对RAT的主要支撑部件进行柔性化处理,运用ADAMS/Flex模块,建立虚拟样机的刚柔耦合仿真模型,对产品展开过程中主要支撑部件进行动态强度仿真计算。

五轴联动加工中心具有高效率、高精度的特点,以某立式加工中心为研究对象,对其进行动态特性研究。建立加工中心的有限元模型并分别对其有限元模型和实体加工中心进行模态分析,得到前四阶模态的模态参数。通过两种方法结果的分析,对其有限元模型进行修正,得到较为准确的有限元模型参数。进而对实际工作条件下的加工中心进行动态特性分析,得到该工况下的模态频率和模态振型。通过对模态参数的分析找到加工中心的薄弱环节并提出相应的修改建议,为加工中心的结构优化指明方向。

为解决复合材料蒙皮结构常因剧烈铺层变化给飞机自然网格有限元建模带来的困难,从层合板基础理论出发,通过单向拉压和剪切刚度等效,推导出从理论上将阶梯状蒙皮简化为一个各向异性单元的方法。此外,通过有限元建模实例计算分析,证明该等效方法能够较好地模拟复合材料蒙皮面内拉压和剪切变形响应,可广泛应用于复合材料结构建模分析。