数控机床轻量化技术研究进展

随着工业技术的快速发展,对数控机床和生产系统的要求越来越多地聚焦在节能与绿色发展等问题上,这给数控机床开发人员带来了新的挑战。轻量化技术不仅能够节省大量材料,而且还能优化机床结构的性能,为高性能数控机床的研制创造了有利条件。阐述了轻量化技术在数控机床中的应用,讨论了轻量化设计方法对机床绿色循环制造及其可持续发展的影响;着重分析了实现数控机床轻量化设计目标的有效方法及技术手段,并且对轻量化技术在数控机床设计中的发展前景进行了展望,提出一些建议。     

下一代地铁车辆TQ250永磁同步牵引电机研制

介绍了下一代地铁车辆用TQ250永磁同步牵引电机的研制情况。主要从总体技术要求、设计难点、关键技术、样机试验等方面进行了论述。根据下一代地铁车辆永磁同步牵引电机的技术特点及主要技术参数指标要求,通过对等效定额设计、电磁设计、轻量化设计及冷却结构设计等关键技术攻关,研制了1台永磁同步牵引电机,并进行了试验。样机试验结果分析表明,该电机满足下一代地铁车辆指标要求,验证了所设计的可行性。     

高超声速飞行器防热瓦结构的变厚度轻量化设计方法

针对非均匀气动加热条件下三维复杂防热瓦结构的轻量化需求，基于变厚度设计理念，发展了一种基于网格变形技术（ASD）和热固耦合分析相结合的防热瓦结构优化方法。优化结果表明，基于网格变形技术能够快速有效地解决优化过程中的网格自动更新问题，避免了网格重新划分的耗费及复杂结构网格重构的困难，并得到了光滑柔顺的厚度形状曲线；相比等厚设计，变厚度设计可以有效考虑载荷的非均匀效应，并极大地减轻结构重量；优化后可以更充分发挥防热瓦结构各层材料的承载能力。     

基于有限元3-RPS并联机床轻量化优化设计

为了减轻3-RPS并联机床质量,提高其刚度,分别对静平台与支链进行了结构改进.采用连接单元模拟机床中运动副,对并联机床静刚度进行有限元分析.通过分析结果获得静平台的刚度薄弱环节、支链的变形及其对机床变形的影响规律.在静平台刚度薄弱处增加抵抗变形的筋板,并通过减小其框架尺寸的方式优化静平台结构.采用悬臂梁模型分析支链的变形,以支链质量和变形乘积最小对支链进行尺寸优化.改进后的并联机床质量显著减轻,机床变形明显减小.优化结果能够提高机床动态响应性能以及机床精度.     

实现结构轻量化的新型平流层飞艇研究进展

平流层飞艇具有极高的实用价值,是国内外临近空间开发的研究热点。和中低空常规飞艇相比,由于单位体积所提供的浮力大大降低,使得平流层飞艇设计时存在艇体体积、阻力和重量之间的循环关系,飞艇结构轻量化成为平流层飞艇研发的首要课题,受到了各国研究机构的高度重视。本文对目前实现平流层飞艇结构轻量化的主要方法和技术进行了整理,给出了利用这些方法实现结构轻量化的平流层飞艇研究进展,比较了这些方法的优势和不足,并对新型的平流层展开飞艇技术进行了分析。分析结果认为改进蒙皮材料性能、改变飞艇的结构形式和利用新型的空中展开飞艇将是平流层飞艇实现结构轻量化的主要手段,新型空中展开飞艇能够有效地实现结构轻量化,具备较好的发展潜力。     

专注超薄、超轻复合材料研究,引领中原先进复合材料发展 ——走进河南省碳纤维复合材料国际合作实验室

超薄、超轻先进复合材料具有力学性能好、对薄壁及复杂型面适应性好、节省材料消耗、减重效果显著等优点,被视为下一代航空航天复合材料的重要组成部分,也是海洋、通信、新能源等其他高端制造领域的重要的轻量化材料之一,对减少碳排放,减轻全球变暖具有重要意义。河南省碳纤维复合材料国际合作实验室依托河南工业大学“机械工程”一级学科博士点及博士后科研流动站、“机械设计及其自动化制造”国家一流本科专业,立足河南,面向国家战略新兴产业主战场,是河南省碳纤维复合材料的科学研究基地,也是国内以超薄碳纤维纱、带、织物增强树脂基复合材料为研究特色的国际合作实验室。围绕该研究方向获国家授权发明专利12项。     

机载蒸发循环系统结构的轻量化设计

机械结构作为机载蒸发循环系统主要的支撑件,具有较大的质量并承受来自直升机的振动冲击作用,其结构性能影响着整个系统的正常功能,在保证足够强度和刚度的前提下,对结构进行轻量化设计具有重要的理论意义和实用价值。首先,采用ANSYS软件对机载蒸发循环系统进行有限元分析;然后,借助Pro/E与Ansys Workbench之间的双向参数实时传递功能,对结构进行参数化设计,在此基础上采用灵敏度分析法获取对模型优化目标影响较大的关键尺寸参数;最后,采用多目标遗传算法对结构进行优化设计。结果表明:在满足设计要求的前提下,结构质量比原来减少了24.4%,得到了最佳结构参数,实现了轻量化目的。     

金属/聚合物基于摩擦连接技术研究现状

随着结构轻量化概念的逐渐普及和发展,聚合物及其纤维增强材料在航空结构逐步得到了应用。聚合物及其纤维增强材料具有密度小、比强度高、耐腐蚀、耐热性好等优异性能,采用金属/聚合物复合结构既可以提高结构整体使用性能,又可以减轻重量、节约成本、实现轻量化的目标。从金属/聚合物连接的背景意义出发,对胶接、机械连接、激光焊等几种在金属/聚合物结构的连接中应用范围较广且工艺较为成熟的方法的优劣势进行了分析,并重点介绍了金属/聚合物基于摩擦连接技术研究现状,主要包括搅拌摩擦缝焊、搅拌摩擦点焊、摩擦铆接、摩擦注射铆接以及摩擦自铆接5种连接方法在金属/聚合物结构连接中的应用情况。最后,对金属/聚合物连接技术所涉及的连接机理及未来的研究方向进行了总结与展望。     

尾翼舵面悬挂接头随机振动分析及优化设计

文章基于无人机尾翼舵面悬挂接头结构,采用有限元软件建立几何模型,施加边界约束条件及气动载荷对其进行静力学分析;然后对其进行随机振动响应分析,研究不同频率下的最大振动形变量,并通过拓扑优化的设计方法,对舵面悬挂接头结构进行轻量化设计;将拓扑优化后的结果导入三维软件模型中,对其进行几何重构。结果表明:尾翼舵面悬挂接头产生最大变形量为 0.495 mm,最大应力为 34.6 MPa,其连接区域复合材料最大 X向应变为 280.6 με,最大 Y向应变为 284.0 με,最大剪应变为 381.2 με;在 100、200 Hz时,随机振动响应出现峰值,结构易产生破坏和失效;舵面悬挂接头经过轻量化设计后,其体积分数减少 26.80%,且优化后的舵面悬挂接头结构是合理可靠的。