迄今为止,机械工程界对螺旋传动机构仅研究和使用了输入旋转、输出直线运动的一面,很少系统地研究其另一面,即输入直线运动时,输出旋转运动,这也是一种基本传动。着重于研究这种传动的原理、传动计算、结构优化,并针对工程应用实例进行关键结构参数的优化,根据传动机构振动性能的要求,利用MCAE软件的有限元分析模型对这种新型传动机构进行了动态性能的研究。

为有效预测高速电主轴的寿命并评价其精度保持性,需要对高速状态下的电主轴进行动态加载测试。应用磁流变液对电主轴进行动态加载并进行加载性能测试。介绍该加载系统的构成与原理,并通过电磁仿真与实验,获取力矩-电流、力矩-时间变化规律,探讨高速下磁流变液的剪切模型,并对原始公式予以修正。理论计算与实验结果表明修正模型及分析流程具有一定精度,说明磁流变液的粘度和剪切屈服应力会随转速、电流的改变而变化,也验证该加载系统的正确性和可行性,为高速电主轴的动态加载性能研究提出了一种全新的方法。

设计了一款集成多种检测功能的高速电主轴试验样机,其内置的温度传感器可测量轴承和定子的温升,编码器可测量转速并实现闭环控制,电涡流传感器可测量转子的三维振动特性和热膨胀量,并可根据实际工况在线调节轴承预紧力。另外,搭建了一套通用性较强的高速电主轴动态性能综合测试系统,基于磁流变液剪切原理和高压水射流冲击原理分别解决了高速电主轴动态扭矩和径/轴向力加载难题,可全面地测量高速电主轴的温升特性、回转特性、输出特性、电磁特性和动态支承刚度,并通过试验验证了磁流变液动态扭矩加载系统、高压水射流径/轴向力加载系统、动态支承刚度测试系统、机械摩擦损耗测量方法和预紧力在线调节装置的有效性。

应力集中的问题在带孔薄板中的表现极为普遍,应用工程中普遍运用的有限元法来分析带孔薄板孔边的应力集中问题。通过ANSYS软件仿真计算,得出固定板块的系列应力值,并且通过计算得出系列应力集中系数。运用最小二乘拟合方法对数据加以处理,获得了应力集中系数在特定范围内的拟合公式。通过系列实验曲线和经验公式进行比较分析,结果显示经拟合公式算出的误差较汉伍德经验公式小。该改进算法在计算孔边应力集中系数时具有工程应用的合理性。