摘要：使机床切削点动柔度最大值在整个工作频率范围内最小,是机床实现无颤振稳定切削和高精度切削加工的要求,也是对其进行动态优化设计所应达到的目标。基于模态柔度和能量分布的机床结构动态优化设计原理,实现了一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的优化方法。该方法利用切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,首先寻找薄弱模态,再分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定该模态上的薄弱环节,然后在一定的约束条件下,改进这些环节的设计参数,从而实现优化目标。以某型万能工具铣床为例,在整机建模分析计算的基础上,阐述了该优化方法的具体应用。通过模态柔度和能量分布计算,判明该机床的薄弱环节是横梁-水平主轴体系统,针对薄弱环节设计参数的改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度都有较大的降低,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低近18%。并在此基础上进行结构改进设计,改进前后机床的谐响应分析和切削试验对比结果表明优化方法有效地改善了机床的动态性能,再生颤振稳定性得到大幅提高。

摘要：齿轮箱复合故障中,较弱的故障特征往往被较强的故障信号所淹没,传统方法较难实现对较弱故障特征的提取。为解决上述问题,提出一种基于离散随机分离的齿轮箱复合故障振动分析法。该方法首先使用快速谱峭度算法获取对齿轮箱振动信号的共振带参数,依据该共振带参数设计带通滤波器及结合Hilbert变换实现对振动信号包络提取;之后应用角域重采样将时域包络信号转换到角域以消除转速波动影响;再应用离散随机分离对角域包络信号进行分离,分别得到齿轮故障和轴承故障对应的角域包络信号;最后,分别对角域包络信号进行包络谱分析获得齿轮、轴承故障的特征频率信息。试验结果表明,该方法可实现齿轮箱齿轮及轴承复合故障特征的有效提取。

摘要：顶盖是水轮机中起承载和过流双重作用的重要部件.以混流式水轮机顶盖为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动力特性进行仿真分析.以最大正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,对顶盖进行以质量最小为目标的优化设计,提出轻量化目标优化方法.根据仿真分析结果,确定顶盖结构改进方案.优化后顶盖的最大应力及最大位移均有所降低,各阶固有频率相应提高,动力特性得到明显改善.轻量化优化设计使水轮机顶盖结构的质量减轻250 kg,减重率达13. 2%,实现了轻量化目的.

摘要：基于机床结构模态柔度和弹性能分布理论,提出一种以降低切削点交叉动柔度值为目标的动态优化方法.该方法通过分析切削点交叉动柔度与模态柔度的关系,利用模态柔度和弹性能分布判定机床的薄弱模态和薄弱环节.根据机床各阶模态对静柔度的比值寻找对机床动态性能影响显著的薄弱模态,分析薄弱模态上各部件和环节的能量分布,确定薄弱模态上的薄弱环节.在一定的约束条件下,通过改进薄弱环节的设计参数实现设计优化.以某型铣床为研究对象,在整机建模和动态特性分析计算的基础上,阐述了动态性能优化方法的具体应用.通过模态柔度和能量分布计算,确定该铣床的薄弱环节是刀杆及其夹紧系统和床身——水平主轴体结合部,针对薄弱环节设计参数的调整和结构改进实现其质量和刚度的优化,优化后的静柔度和模态柔度均有明显的降低,模态柔度对静柔度的分配情况有所改善,而固有频率则相应提高,切削点动柔度的最大值降低52%.铣床结构改进后整机动态性能得到有效改善,提高了切削稳定性和加工精度.优化方法适合工程应用.

摘要：为了研究摩擦片-卡簧系统摩擦产生的振动噪声机理,文中建立了摩擦片-卡簧-卡钳系统的三维几何模型,运用有限元方法对卡簧进行了模态分析,得到了卡簧的主要模态振型和固有频率。进一步搭建摩擦片-卡簧-卡钳系统振动噪声测试试验台,对摩擦片两端分别与卡簧摩擦引起的振动和噪声进行试验测试,获取了卡簧主要的振动和噪声频率。通过对卡簧固有频率和振型、振动和噪声的频率及主要振动方向的对比分析发现,产生的振动和噪声频率分别为1565,2914,4800 Hz,主要振动方向分别与卡簧第7,11及15阶模态频率和振型方向具有较好的一致性,摩擦产生的振动和噪声与卡簧固有特性相关。文中所做研究为进一步优化刹车片-卡簧结构参数,抑制卡簧摩擦噪声提供了参考。

摘要：定子机座是水轮发电机中固定定子铁芯并支承上机架的重要部件,在结构设计中,应在保证其强度、刚度和动态特性的要求下,实现结构轻量化.以定子机座为研究对象,建立有限元模型,对强度、刚度和动态特性进行分析计算.基于结构尺寸优化设计方法,选择定子机座结构的板厚为设计变量,以正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,对其进行以质量最小为目标的优化设计.采用复合形法进行寻优迭代,得到定子机座尺寸优化结果.轻量化设计后定子机座的最大应力及最大位移均在许用值范围内.模态分析表明:优化后结构的动态特性满足设计要求.轻量化设计使定子机座结构的质量减小了1890kg,减重率达24.2%,材料的潜力得到充分利用,实现了轻量化目标.优化结果在厂方的定子机座改进设计中得到应用,经满负荷运行及现场测试,其动力特性均满足要求.

摘要：上机架是水轮发电机中的重要承载部件。以上机架为研究对象,建立有限元模型,对其强度、刚度和动态特性进行仿真分析。基于结构尺寸优化设计方法,选择上机架结构的8种板厚为设计变量,以正应力和刚度两种设计指标作为约束条件,进行以其质量最小为目标的优化设计。通过复合形法进行寻优迭代,得到上机架优化设计结果。轻量化设计后上机架的最大应力及最大位移均在许用值范围内,其动态特性满足设计要求。上机架结构的质量减小527 kg,减重率达25. 5%,实现了轻量化目标。