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。

针对工装中多个螺栓有限元分析精确建模困难的问题,分别采用了三维对称简化螺纹模型、无螺纹实体模型、梁单元节点耦合模型、梁单元模型来分析螺栓受力情况。通过4种建模方法分析对比,得到既满足分析精度又提高建模效率的方法。结果表明,梁单元模型能够考虑到螺纹的影响,较好地反映螺栓的轴向力学特性,且建模方法简单高效,为工装中较大规模的螺栓有限元分析提供了方法和思路。

以某风力发电机组的轮毂与主轴承连接螺栓强度分析为研究对象,分别采用两瓣式和三瓣式的主轴承内圈结构形式,使用ANSYS软件对轮毂与主轴承连接螺栓进行有限元建模计算,分析其极限强度、疲劳强度及主轴承内圈接触面的开口和滑移情况。结果表明采用两瓣式的主轴承内圈结构形式,其极限强度和疲劳强度较好,但主轴承内圈接触面的开口和滑移情况较严重,采用三瓣式的主轴承内圈结构形式,其极限强度和疲劳强度较差,但主轴承内圈接触面的开口和滑移情况较好。

以风机3种轮毂腹板表面(内凹、外凸和平面)对轮毂静强度与疲劳强度的影响为研究对象,采用有限元仿真计算方法,基于ANSYS软件分析不同轮毂腹板表面下轮毂的受力情况。结果表明,轮毂腹板内凹不利于极限强度,轮毂腹板外凸对极限强度影响不大,甚至会产生一定有利影响;腹板内凹对轮毂腹板过线孔、腹板连接内圆弧、腹板大圆孔的疲劳强度产生较大不利影响,对轮毂腹板内侧凸台的疲劳强度产生一定的有利影响;腹板外凸对轮毂腹板内侧凸台与腹板连接内圆弧的疲劳强度产生一定的不利影响,对轮毂腹板过线孔与腹板大圆孔的疲劳强度产生一定的有利影响。

针对不同疲劳损伤计算方法对轮毂疲劳强度的影响,采用有限元仿真计算方法分析不同疲劳损伤计算方法下轮毂的疲劳损伤情况,结果表明在相同的条件下,平均应力修正的方法对轮毂疲劳损伤的结果影响较大;而在确定轮毂实际受载过程中屈服或破坏规律的前提下,应力组合方法对轮毂疲劳损伤的结果影响较小;经过对比分析得出,选用AbsMaxPrincipal或CriticalPlane作为应力组合方法,同时使用FKM方法进行平均应力修正,计算轮毂疲劳损伤的结果更为精准与保守。

通过建立1/N叶根连接结构有限元模型,对风电叶根T型螺母的力学性能进行了研究,提出一种叶根T型螺母应力的理论计算方法。根据T型螺母支反力的有限元计算结果,该计算方法采用近似的函数式来描述T型螺母的支反力,然后根据材料力学理论得到T型螺母弯矩和应力的理论计算式。通过对比T型螺母的弯矩,理论计算与有限元结果差异较小,说明叶根T型螺母应力理论计算方法是可行的。相比有限元方法,这种理论计算方法更加简单、方便,并且大大减少工作量,提高了工作效率。

微机化改造后的液压万能试验机能实时、自动、精确地显示压力、位移等参数,并能在实验结束后保存实验数据和打印材料特性曲线,省去了人工计算的环节,利于工作效率的提高。文章就其中压力、位移等实验参数的测量及实验曲线绘制关键技术和算法进行研究阐述,分析了高速实时工作、串口通讯、曲线拟合等关键技术。

提出了一种双液压马达驱动振动沉桩机构,具有待机和沉桩两种自同步状态.介绍了其结构及工作原理,并建立了振动系统的动力学模型.推导出两激振器的无量纲耦合方程以及实现同步和同步稳定性判据,确定出两种状态的系统动力学参数范围.当桩机处于待机时,激振器处于远超共振状态,广义动态对称角为π,两偏心转子的激振力相互抵消;当桩机处于沉桩时,激振器处于亚共振状态,广义动态对称角为0,两偏心转子的激振力叠加.最终通过数值仿真进行了验证.

提出了基于丝杠热源表面检测温度的滚珠丝杠热误差预测解析模型.首先,基于变量分离法推导出丝杠轴一维热传导方程的解析解.然后,将两个轴承视为固定热源,将螺母简化为连续分布的多个可移动热源,给出了各热源激励起丝杠温度分布的解析表达式,进而依据叠加原理得出了多热源作用下丝杠轴温度的预测方程.依据各热源表面测点和中心温度的有限元计算结果,确定了其温度差随进给速度和时间变化函数曲线的拟合参数,进而提出了丝杠热误差预测的解析模型.最后通过试验验证了预测模型的有效性.

作为风力发电机组连接齿轮箱与发电机的关键部件,联轴器胀紧套本身的强度,以及可以抵抗的打滑力矩对风机正常运行起着重要作用。通过对联轴器胀紧套初始结构进行强度校核,依据胀紧套受力特点,对失效部分提出优化方案;同时根据需要的安装力,完成安装螺栓的选型。最后通过对最终设计方案进行滑移因素分析,确定胀紧套可以传递的最大转矩,为胀紧套的设计、优化、安装及使用提供了完整的思路。