为了改进变速器壳体的结构设计,对某商用车变速器壳体进行拓扑优化。首先,进行了边界条件的分析及载荷的获取;其次,针对典型工况,利用Hypermesh及Optistruct软件,对变速器壳体进行了强度分析和拓扑优化设计。优化后最大应力较优化前下降13.78%,最大应力明显得到优化,应力集中区域有缩小趋势。

为改善减速器系统的耦合振动响应特性,运用Masta软件建立了齿轮传动系统的模型;导入差速器壳体和减速器箱体的有限元模型进行耦合,并通过NVH(Noise,Vibration,Harshness)分析得到减速器各个工况的噪声瀑布图以及减速器各个工况的噪声切片图和动态响应曲线;研究了齿轮传动系统压力角、螺旋角和齿宽3个参数对动态响应的影响规律,并进行优化设计。结果表明,优化后的减速器系统各个工况动态啮合力减小,其噪声辐射均有大幅度下降,为减速器减振降噪设计提供了一定的理论依据。

针对直齿轮多工况使用情况,研究了小轮修形齿面理论建模方法和直齿轮传动多工况多目标修形优化方法,进行了两种工况下直齿轮传动多工况多目标修形优化设计,并进行了修形和不修形齿轮的齿面啮合仿真,通过对比分析,验证了齿面优化修形后达到了较好的综合性能,两种工况下的承载传动误差波动幅值和最大闪温均明显下降。研究成果为提高直齿轮综合性能的修形设计奠定了基础。

汽车转向系统中尼龙蜗轮的齿根弯曲疲劳失效是其主要失效模式。基于Hertz接触理论和以共旋坐标法为基础的增量有限元法,在多体动力学软件RecurDyn中建立蜗轮蜗杆非线性瞬态动力学模型,并根据试验要求的多工况加载条件,对其进行应力分析和疲劳寿命分析,可以精确地得到尼龙蜗轮齿根处在各加载工况的瞬态应力值,进而研究尼龙蜗轮在相应时间历程下的疲劳寿命。仿真分析结果与试验疲劳寿命对比分析表明,当动力学模型和疲劳损伤模型满足一定准确度要求时,可以利用RecurDyn快速、精确地获取尼龙蜗轮多工况动态加载下的疲劳寿命。该疲劳性能研究方法为后续汽车转向系统中蜗轮蜗杆的设计及疲劳寿命分析提供了模型和理论依据。

为解决CRH5型高寒动车组牵引辅助变流器风机国产化应用,以一种多工况离心通风机为研究对象,针对应用于动车组特殊使用条件,利用流体计算软件FLUENT,对该离心通风机的气动方案进行了设计及试验验证。通过合理选择叶轮直径、叶片进出口角度和最优化匹配集流器、蜗壳等方法,以提高整机高效工作范围,使之满足使用需求。研究结果表明该离心通风机具有多工况、高效、低噪的气动性能优点,各项技术指标达到国外同类产品的水准,成功实现该产品国产化。

以自行设计的14 t连续驱动摩擦焊机主轴结构为研究对象,应用有限元分析软件对主轴进行多工况下的静动态相关特性研究。在静态特性方面,运用ANSYS的子模型分析技术研究主轴多工况下的刚度、强度与疲劳等静力学特性。与传统研究方法相比较,该方法提高了求解效率与精度。基于此,对焊机主轴结构设计的合理性进行验证。在动态特性方面,对主轴约束模式下的前6阶固有频率进行计算,与临界转速对比后,验证了主轴设计的安全性。

为了改善不同行驶工况下车辆悬架系统的动态性能,提出了一种基于空气弹簧和直线电机作动器的混合空气悬架结构。在分析混合空气悬架结构与原理的基础上,建立了1/4车辆动力学模型、空气弹簧刚度模型以及直线电机作动器阻尼力模型;设计了混合空气悬架的多模式阻尼自匹配协调控制策略,并分析了不同工况下的空气弹簧模式和直线电机阻尼自匹配方法;在不同工况下对悬架的各项动态性能进行了仿真,并开展了台架试验。仿真结果表明,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制策略能够适应不同工况条件,改善了悬架各项动态性能。试验结果表明,与被动悬架相比,混合空气悬架多模式阻尼自匹配协调控制下悬架的簧载质量加速度降低了28.08%。

快速峭度谱因其对瞬态冲击信号具有快速检测的能力,在旋转机械故障特征提取中得到广泛应用。提出了基于快速峭度谱的机械故障特征提取流程,并将快速峭度谱应用于某型坦克变速箱复合行星齿轮的故障特征提取中。首先,分析特定工况下齿轮正常和剥落故障两种状态的信号,与传统包络分析结果进行比较,结果表明,基于快速峭度谱的故障特征提取方法能够显著增强故障特征频率的幅值。为了验证测点的工况适应性和特征提取方法的有效性,考虑挡位、转速和载荷等因素,设计了32种试验工况,分析各个工况的试验数据,研究了转速、载荷等工况参数对故障特征提取的影响。结果表明,所选测点在各工况下采集的数据均可有效提取故障特征频率,转速和载荷的增加有助于故障特征提取。

根据长输管道下游炼厂的需求,本文论述的多工况高扬程单级双吸离心泵需满足1400、1100和650m3/h 3种运行工况。本文对其国产化应用进行了研究分析,着力解决了如下问题：国产泵组在偏离额定工况下的振动超标,泄漏、自润滑轴承温度高等问题。结果表明,该泵结构合理、流量范围宽,满足多工况工艺生产要求,振动、泄漏、温度等主要指标达到同类进口泵技术水平。该泵的成功应用,对提高长输管道输油泵国产化制造水平,优化离心泵的设计、选型、维护管理等有一定的借鉴意义。