通过对某立式加工中心主轴箱在切削加工状态下的受力分析,建立了主轴箱的有限元分析模型,借助有限元分析软件分别对主轴箱进行静力学和模态分析,验证了主轴箱结构的合理性,结果表明主轴箱具有良好的强度和刚度,但在高速精切削状态下易发生共振。

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。

基于PM流量控制器的双锥轴承结构可在较小尺寸下同时承受轴向力和径向力,承载性能更大,且外置节流器的方式结构简单,易于调节性能,降低回转误差。设计了基于PM控制器的双锥轴承,建立轴承平均分布五油腔的静动态特性模型,分析了轴承设计与节流器主要参数对承载能力的影响规律。研究表明,轴承总刚度、承载力与锥半角呈递增关系,轴向刚度、承载力递增更显著,但径向变化不大;增大供油压力、减小初始液阻比,可提高油膜刚度与承载力;增加节流器的比流量与初始流量,减小供油压力,可缩短过渡时间,提高动态性能。根据设计指标匹配轴承和节流器的关键参数,可在同等条件下实现轴承性能优化。

针对正开口2D数字伺服阀静动态特性可能存在不稳定这一问题,分析了2D数字伺服阀的结构、工作原理及抗污染能力,并在此基础上设计并搭建了测试实验平台,在额定压力21 MPa下,对6只额定流量为50 L/min的通径6 mm正开口2D数字伺服阀进行了静动态特性实验研究。研究结果表明6只6 mm通径正开口2D数字伺服阀滞环均小于5%,不对称度均小于10%,非线性度均小于7.5%,完全达到伺服阀静态特性的标准值;-3 dB处幅频宽至少可达110 Hz(25%额定流量),阶跃响应上升时间至少可达10.8 ms;6只6 mm通径正开口2D数字伺服阀均具有较理想的静、动态特性和良好的加工一致性,不存在静、动态特性不稳定问题。

建立准确的比例伺服阀静动态特性仿真模型,对研究液压伺服系统具有重要的意义。由于比例伺服阀的静动态特性随输入信号的幅值变化而变化,难以用单一数学公式准确表达,而且样本所提供的性能数据往往有限,给比例伺服阀准确的仿真建模带来不便。以产品样本为依据,利用比例伺服阀仿真建模的方法,首先建立了比例伺服阀详细的数学模型,通过对产品样本的分析,分析了比例伺服阀静动特性的组成形式;利用MATLAB软件,建立了仿真模型;将仿真结果性能曲线数据化,并运用仿真模型中相关参数进行了辨识。仿真结果表明,模型的幅相频曲线和流量曲线与产品样本上的性能参数基本一致;说明仿真建模的方法是可行的。

摩托车车架是摩托车的主要承载部件，其强度和疲劳寿命对摩托车整车来说至关重要，传统的设计方法，一般是先进行结构功能设计，再试制样机，然后进行样机的静强度试验、模态试验和动态响应试验，检验车架的静动态特性，如不能达到设计要求，需重新设计、试制样机和试验，如此循环往复，这一过程周期长，耗费大量的人力、物力和财力。不能适应当下竞争日益激烈市场要求。随着计算机技术的发展，有限元分析技术逐渐应用于设计过程中来。

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。

设计了2D压力伺服阀样机模型,利用波登管作为伺服压力反馈单元保持其输出压力恒定。针对波登管在特定范围内随压力线性变形的特性,在分析其变形机理的基础上,建立了数学模型,仿真分析了其受力变形过程,得到其结构参数对线性变形的影响。设计了波登管线性变形实验方案并搭建实验平台,实验结果表明：随着压力的升高,波登管的变形与压力升高基本成线性关系,16MPa时,其线性变形量为0.7mm;动态实验中波登管从受冲击开始到基本稳态耗时约0.9ms。实验结果与仿真分析基本一致,波登管的特性研究为其在2D压力伺服阀上的应用奠定了基础。

针对2D数字伺服阀静动态特性可能存在的不稳定问题。分析了2D数字伺服阀的结构、工作原理及抗污染能力。并在此基础上．设计并搭建了测试实验平台．在额定压力21MPa时，对5只额定流量为50／Jmin的通径6ram的2D数字伺服阀进行了静动态特性实验研究。研究结果表明：5只2D数字伺服阀滞环都小于5．7％，-3dB处幅频宽至少可达70Hz（25％额定流量），阶跃响应上升时间至少可达8．8ms；5只6mm通径2D数字伺服阀均具有较理想的静动态特性和良好的加工一致性，不存在静动态特性不稳定的问题。

全液压转向器是转向液压系统的核心,对其性能有重要影响。根据全液压转向器的内部结构特点和机构的工作原理,建立全液压转向器的静态数学模型,可知转向器的节流口面积和配流之间的关系。基于传递函数法搭建其静态数学模型,分析各种因素对元件工作特性的影响。基于AMESim建立系统全液压转向系统的仿真分析模型,对系统的动态特性进行分析,通过该模型对转向器、转向拉杆、轮胎等关键元件的动态特性进行分析,得出液压元件结构参数及系统参数变化对系统静动态特性的影响规律。搭建全液压转向系统试验台,通过试验验证分析结果的可靠性,为此类设计研究提供参考。