为了探索提高机床床身综合性能的新途径,采用钢纤维增强树脂混凝土材料代替铸铁床身,通过“HORSFIELD最密堆积理论”、“贝雷法”以及排水法等理论确定钢纤维树脂混凝土组分质量分数,以优化其综合性能,并测试复合材料强度和阻尼性能参数。以铸铁床身为比对原型,设计了同款的钢纤维树脂混凝土床身新结构,借助于有限元软件对两种材料的床身进行了静、动态特性及轻质性分析和计算,并进行对比。结果表明:与铸铁床身相比,钢纤维树脂混凝土床身质量降低17.78%,最大整体变形和最大等效应力分别降低23%和76.83%,前6阶固有频率均有提升,在X、Y、Z三个方向最大振动幅值分别降低85.96%、68.49%、50.30%。以响应面优化方法对钢纤维树脂混凝土床身进行优化设计,与原设计方案相比,在保证床身轻量化的同时,其静、动态特性均有不同程度改善。

根据矿用液压支架立柱在井下轴向和切向受力及易磨损的工作特点,对矿用液压支架立柱基材27SiMn钢的硬度和耐磨性进行实验探究分析,并利用激光熔覆技术对27SiMn钢表面改性。激光熔覆搭接实验在单道熔覆基础上,熔覆搭接第二道时,基材温度升高,实验条件与单道实验不同。在液压支架立柱基材27SiMn钢表面进行一系列激光单道熔覆实验,对比单道熔覆层厚度、摩擦磨损实验及硬度等检测结果,找到液压支架立柱基材表面搭接实验的合适参数。搭接处硬度高于基材3倍以上,搭接后熔覆层比基材更耐磨,实验结果满足实际加工工序需要,并为激光熔覆在液压支架立柱表面熔覆后加工处理奠定有效实验理论基础。

为了研究气体静压止推轴承的动态特性,运用有限元分析软件ANSYS中的流体分析模块和瞬态力学模块进行双向流固耦合仿真,对小孔节流气体静压止推轴承的动态特性的相关影响因素进行研究,得到了不同状态下的轴承动态特性的变化曲线。结果表明:当轴承受到干扰负载时,通过提高供气孔压力、增加节流孔个数均可以减小轴承气膜的振动幅度,同时提高轴承的动态承载力和动态刚度;增大节流孔的直径则会增大轴承气膜的振动幅度,不利于轴承的稳定性。

为研究狭缝节流空气静压轴承-转子系统在阶跃载荷作用下的稳定性,结合流体力学和转子动力学方程,利用动网格技术,充分考虑转子在流场作用下的非线性运动,建立轴承-转子动态耦合计算模型。利用流固耦合方法得到系统在瞬态和稳态下的轴心轨迹和流场分布。通过分析计算得到载荷作用下系统的轴心轨迹和轴承内部流场分布云图,并引入时域参数对系统的稳定性进行分析。通过改变空气轴承结构参数,研究特定转速下不同轴承参数对系统瞬态响应阶段快

为提高气体静压止推轴承的静态特性,针对所提出的微孔节流气体静压止推轴承,采用基于有限体积法的CFD软件Fluent进行三维建模仿真,分析了供气孔数目n、量纲一的供气孔分布半径M、供气孔直径d对轴承静态特性的影响规律。按照最大刚度原则,得到如下结论：供气孔数目n在180附近、量纲一的供气孔分布半径M约为0.7、供气孔直径d取最大值0.1 mm时,微孔节流气体静压止推轴承的静态特性最佳。

针对圆度误差对气体静压主轴回转精度的影响。建立了基于主轴圆度误差的气浮力和离心惯性力动态计算模型。以Talyrond 585LT-500圆柱度仪的检测结果为源数据进行计算。得出这两种力对气静压主轴回转精度的影响结果。经过分析得到以下结论：由轴套和转子圆度误差产生的不平衡气浮力对主轴回转精度的影响很小；由转子外圆表面圆度误差产生的离心惯性力对主轴回转精度的影响较大，且离心惯性力会显著影响主轴在高转速下的回转精度。

针对小孔节流静压气体径向轴承支撑的两种不同结构的“工”字型气体静压主轴的固有频率及振型等动力学特性,采用CFX软件对小孔节流静压气体径向轴承进行刚度的仿真计算,应用AnsysWorkbench对单盘、双盘“工”字型主轴进行自由模态和约束模态分析,得到两种主轴各阶的固有频率以及振型。利用锤击法实验模态分析系统对双盘“工”字型主轴进行约束模态实验测试,并将实验结果与仿真结果进行分析对比。结果表明,主轴上的集中质量、不同的阶梯结构以

Fluent软件对单狭缝节流径向静压气体轴承的静态特性进行三维建模计算,研究了轴承长径比、节流狭缝宽度、节流狭缝深度、气膜厚度等对轴承静态特性的影响规律,得到以下结论：1在轴承各参数确定的情况下,当轴承的长径比取1.6时轴承具有较高的承载力和刚度;2狭缝宽度大于8μm时,狭缝宽度越大,轴承的承载、刚度越小,耗气量越大;3节流狭缝深度越大,轴承静态特性越佳,但综合考虑制造难度,狭缝深度在20 mm时最佳;4气膜厚度存在最佳承载和刚度状态值;5偏心率为0.1~0.4时,轴承的刚度取得最大值,承载随偏心率的增大而增大,耗气量则相反。

针对人字槽狭缝节流动静压气体轴承,采用SolidWorks软件进行三维建模,采用ICEM软件分区对三维模型进行网格划分,运用ANSYS环境下的Fluent软件进行仿真求解。研究了轴承转速+&狭缝类型(连续狭缝与非连续狭缝)、狭缝数人字槽数V、偏心率&等轴承参数对人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性的影响规律。结果表明:随着轴承转速的提高,轴承的静态特性提高,非连续狭缝和连续狭缝对人字槽动静压轴承的承载力、静刚度以及耗气量的影响趋势相同;从轴承的承载力、静刚度以及耗气量考虑,非连续狭缝的静态特性优于连续狭缝。当偏心率&约为0.6,人字槽面积占轴承内壁表面积约为0.1,人字槽个数V为10~12,狭缝段数h为7以及狭缝宽度S为16~18"m时,人字槽狭缝节流动静压气体轴承的静态特性最佳。

薄膜反馈节流器作为液体静压轴承的关键部件其性能的优劣对液体静压轴承的性能有决定性的影响。目前对薄膜反馈节流器的研究更多的是理论推导分析为了更准确直观的研究薄膜反馈节流器在不同油腔压力作用下膜片应力分布及变形情况借助ANSYS有限元分析软件采用双向流固耦合法分析了流体和固体之间的相互作用研究了节流器出口压力以及金属膜片特性对整个节流器性能的影响得到不同油腔压力作用下金属弹性膜片的变形情况对薄膜反馈节流器的设计及选用有一定参考价值。