自控飞机运行时大臂起伏变化,载荷工况复杂,作为支承大臂的气缸销轴,对设备的安全运行起着至关重要的作用.传统计算在大臂水平位置,按照杠杆原理计算销轴载荷,设计时一般难以准确计算,以24座自控飞机大臂气缸销轴为研究对象,应用ANSYS Workbench刚体动力学模块Rigid Dynamics对大臂起升机构进行虚拟样机建模,并根据实际运行工况来施加各部件的驱动载荷进行动力学仿真分析,获取满载工况下大臂在起升、运行和下降过程中的气缸销轴反作用力时间历程曲线,计算结果表明,在整个运行周期内,销轴部位承受的载荷随着大臂的举升而增大,当大臂升到最高点,气缸销轴部位的反作用力达到最大值为30,630 N.依据最大载荷按照行业规范对气缸销轴进行应力安全性评价和疲劳校核计算,销轴应力安全系数13.3,疲劳安全系数5.9,满足使用要求.

以24座自控飞机大臂为研究对象,在大臂的力学特性进行详细分析基础上,根据力矩平衡原理构建大臂气缸推力的数学模型,给出了自控飞机大臂气缸推力的计算公式。应用有限元软件ANSYS Workbench对自控飞机大臂进行刚体动力学仿真分析,获取大臂在起升过程中的气缸推力时间历程曲线,并与理论计算结果进行对比,最大误差小于3%,表明建模、仿真的正确性及机构设计的合理性,并依据行业规范对气缸进行校核计算。虚拟样机技术在游乐设施机构设计和评估中,能够减小常规计算带来的设计误差,节约人力和试验资源,对于提高游乐设施技术人员的设计能力具有十分重要的现实意义。

建立了斜盘式轴向柱塞泵/马达缸体定转速定轴转动的刚体动力学模型,以配流盘对缸体端面作用力的作用点作为比较缸体倾斜趋势的指标。以某型挖掘机回转装置使用的液压马达为例,分析了在马达和泵工况下,主轴对缸体径向作用力的作用点、中心弹簧力等因素对缸体倾斜趋势的影响。

为了进行双输入差速器加减速情况下的故障切换分析,推导了差速器双路工作和单路工作情况下的刚体动力学公式,并总结了规律。以此为基础,分析了单路工作(主备)和双路工作(主主)时的故障切换和模式分析。由分析结论可知,当输出侧负载只有摩擦负载时,由于摩擦负载始终与运动速度方向相反,这种特性使得不管切换路是否切换进来,摩擦负载始终为阻力而非动力,有助于故障通道减速制动。分析了四种故障切换方案,第一种故障切换方案始终为单路工作模式,单路工作的加速能力优于双路工作,切换方案不仅简单,而且故障切换时间短,建议采用第一种故障切换和模式方案。

为实现一种新式模块化变速器试验样机的自动换挡功能,设计了样机配套换挡液压系统,并对换挡过程进行仿真建模.基于刚体动力学原理对二挡模块样机进行分析,并利用MATLAB/Simulink建立包括传动系和液压缸的整体仿真模型.利用溢流调压控制,设计一套简化换挡液压系统.以输出轴扭矩变化率和输入轴最低转速作为评价指标,研究充油流量、复位弹簧预紧量等参数对该新型结构样机换挡品质的影响规律.用换挡试验验证了模型和样机换挡可信度.结果表明,充油流量决定零件运动速度和液压缸内压力上升速度,影响换挡速度和换挡制动时间.增大流量可有效消除换挡制动,但会引起冲击增加;使用较小的弹簧预紧量可以减小换挡冲击.

以近海施工的液压冲击打桩锤为研究对象,基于刚体动力学、牛顿碰撞理论以及液压-气动理论,建立某型海洋打桩锤机械冲击系统和液压系统模型,并通过AMESim和ADAMS软件,建立了打桩锤的虚拟样机,完成了液压冲击打桩锤机-液系统的多次沉桩过程的仿真分析.沉桩仿真结果与现场沉桩记录充分接近,验证了所建立模型仿真分析的合理性.