615 鏈式輸送機傳動裝置設計（有cad圖）

615 鏈式輸送機傳動裝置設計（有cad圖）,615,鏈式輸送機傳動裝置設計（有cad圖）,鏈式,輸送,傳動,裝置,設計,cad 初步設計和制造研究混合輕質高速風洞模型 黨國，張政宇，孫巖 空氣動力學國家重點實驗室，中國空氣動力研究與發(fā)展中心，四川綿陽，中國 朱煒君 國家重點實驗室，西安交通大學，西安，中國機械制造系統(tǒng)工程 抽象 目的 - 在高的氣動載荷，這樣做的目的，目前的光敏樹脂樹脂模型下的強度和剛度不足紙是引進與內部金屬的初步設計和制造技術，混合動力輕型高速風洞模型基于快速原型（RP）的框架和表面光聚合物樹脂。設計/方法/方式 - 內部的金屬框架結構設計，可以方便地制作的常規(guī)配置傳統(tǒng)的機械制造方法。外層樹脂成分設計，以滿足配置的保真度和表面質量，制備反相設備?？諝鈩恿W和結構相結合，利用完成結構設計，強度和剛度校準和振動分析。驗證混合AGARD-B型的結構優(yōu)化設計和制造方法進行了研究制造精度，表面加工質量和力學性能的分析。結果 - 與內部的金屬框架和外層樹脂的方法，大大提高整體實力和RP的部分混合剛度AGARD-B型，它是適合高速風洞模型構造復雜的內部結構。該方法可顯著降低模型的重量和防止共振的發(fā)生之間的模型，風洞和支持系統(tǒng)，縮短加工周期，也導致減少制造周期和成本。研究限制/影響 - 配置外層樹脂的薄膜組件的剛度是有點差，在高的氣動載荷下高速風洞試驗，對實驗結果的組成部分變形的影響，應該予以考慮。獨創(chuàng)性/價值 - 這種方法可以提高使用RP技術在高速風洞模型制造的多功能性，特別是對于結構復雜的實驗模型。氣動和結構組合設計和結構優(yōu)化的混合模型，使反相用于制造高速風洞模型更實用的技術。 關鍵詞：設計，制造系統(tǒng)，快速原型，樹脂，模型，抗風 1． 生產(chǎn) 一個新產(chǎn)品的設計和制造技術，混合動力基于快速原型（RP）的輕量級模型進行，以確定內部模型的適用性金屬框架和表面光聚合物樹脂材料（雅各布，1996年，斯普林格和庫珀，1997）。在1997年，一個研究空氣動力特性的實驗模型制作RP技術是由斯普林格和庫珀。他們表明，RP技術可以降低處理成本，實驗模型的時期，盡管存在一些問題，如RP模型的結構強度和剛度（斯普林格和Cooper，1997）。此外，它允許一步復雜的風洞模型制作表面高壓水龍頭，內部通道和外部輪廓（希爾德布蘭等，2003; Heyes和史密斯，2004）。特別是，它已被證明，可以利用RP技術納入模型，將引起內部功能大量的額外工程在設計和制造傳統(tǒng)技術（Heyes和史密斯，2004）。此外，反相技術允許制造復雜的3-D模型結構（蔡等，2003;。Quincieu等，2005）。這是clearthat增加RP的組件在風洞試驗中的使用模型可顯著降低相關的成本和時間亞音速和跨音速風洞模型制作（Aghanajafi等，2006）。然而，在設計中的應用RP技術風洞模型制作仍然有一定的局限性，如利用材料的能力，使短缺基于RP，特別是輕量級的風洞模型變形的高速風洞測試模型滿足高的氣動載荷。也有一些要求RP模型的結構強度和剛度，還其表面的有效性和高配置的保真度配置表面RP技術制造（泰勒等人，2005年）。另一個問題是如何獲得有效氣動數(shù)據(jù)和合適的基地。此外，組件高速風洞模型由目前的樹脂制造基于RP技術，尤其是薄的部分，如材料翼尖，仍然表現(xiàn)出微弱的力學性能，這阻礙其進一步的應用程序功能的風洞 負載條件下的模型（Zhou等，2008）。本文的目的是提出一個初步的設計和制造混合輕量級的模型與方法內部的金屬框架和外光聚合物樹脂基于RP配置為高速風洞試驗，并討論結構設計和優(yōu)化選擇通過空氣動力學和結構分析相結合。最后，由一個混合的例子驗證方法AGARD-B型。 2. 設計和制造方法 2.1要求和目標高速風洞試驗 實驗模型通常滿足更高的空氣動力載荷比在低速。因此，滿足強度和剛度要求非常顯著的輕型高速風洞基于RP技術（海牙，2004年）等。模型?；旌戏ㄌ岢龅奈募斫鉀Q這個問題，混合模型包含兩個關鍵組件，嵌套固定模式，一種是利用內部的金屬框架承受在風洞試驗，氣動載荷和其他外樹脂配置用來模擬飛機保真配置（圖1）。設計與制造內部的金屬框架，以提供強度和剛度在高速風洞試驗條件的要求。外層樹脂配置分成許多根據(jù)零部件的RP設施的一些特點和制造技術。據(jù)一些參考的一些研究成果和RP技術（泰勒，2005年沃勒斯，2006;斯普林格1998年），一般也有一些設計要求和目標如下： 內部的金屬框架。他們必須提供足夠的結構強度和剛度，和合適的位置空間測量儀器和支持刺痛。此外，一些結構形式的設計，例如模型中的孔，以減少模型的重量和降低制造成本。他們應該由傳統(tǒng)的生產(chǎn)制造方便設施，以降低生產(chǎn)周期。 外層樹脂的配置。它應分為盡可能少盡可能避免組合精密組件應確定損失和位置分為的位置，有幾個流量特性的影響根據(jù)風洞試驗要求的模型表面。 組合結構。它應滿足組合和拆卸的要求，并能提供足夠的模型組件之間的連接強度。 圖1 2.2 氣動/結構組合 根據(jù)高速風洞試驗要求和混合結構強度的差異輕量級模型和整體金屬模型（竹和湯姆森，1998年），一般分為混合模式幾部分組成。利用中空結構機身模型，以減少模型的重量，這是提供一些空間，平衡，刺痛和壓力管安裝。金屬框架構造薄元件以提高模型的強度和剛度。氣動和結構分析相結合利用驗證的結構設計，如果能滿足實驗要求（泰勒，2004年，泰勒等人，2004年）。空氣動力學的通過計算流體模型上的負載動力學（CFD），負載是用來完成由計算的強度，剛度和振動校準結構動力學（CSD）的。分析結果是驗證結構模型設計的有效性，它可以防止現(xiàn)象發(fā)生，混合輕質高速風洞模型可能被摧毀機械師在風洞試驗能力異常。 2.3 結構優(yōu)化設計 一個機械產(chǎn)品的設計方案確定估計，類比或以能力測試對產(chǎn)品的要求和申請條件傳統(tǒng)的設計方法。在此之后，該產(chǎn)品是向執(zhí)行的強度，剛度的靜態(tài)標定和分析，并動態(tài)特性。在最后，進一步優(yōu)化設計根據(jù)上述分析，開展產(chǎn)品結果。處理的工作效率和效果的浪費（貝茨，1998）。然而，在機械結構設計優(yōu)化是一個可行的方法，結合機械設計和數(shù)學規(guī)劃理論，廣泛應用于許多領域，結構優(yōu)化設計的目標方法是，以獲得最佳的設計方案和取決于當前先進的最佳設計參數(shù)電腦和高效的計算能力（迦特和Calise，2001），。擺在首位，是一個數(shù)學基于優(yōu)化設計的模型需要興建圖1混合模型的結構示意圖外層樹脂配置內部的金屬框架混合動力輕型高速風洞模型楊黨國，張征宇，孫巖，朱偉軍快速原型雜志17卷1號·2011·45-5446according的實際問題。在一個普遍研究結果，一種普遍的數(shù)學模型描述非線性靜態(tài)和動態(tài)力學編程問題，配置和拓撲優(yōu)化問題，或可靠性和控制問題（貝茨，2001; Prasanna等，2005）。該模型可以描述在表一 圖1混合模型的結構示意圖 2.4制造方法 內部的混合輕質金屬框架結構模型通常設計為常規(guī)配置，這制造優(yōu)勢和方便。內部的金屬框架可以由傳統(tǒng)的制造處理方法，如車床，銑床，鉆床和線切割，以縮短加工周期，降低結構分析中的制造成本和便利。外層樹脂混合輕量級模型配置往往是捏造出來的RP技術和設施。外樹脂的配置可滿足高配置的保真度飛機和表面質量，可以實現(xiàn)銑削。此外，該方法制造混合輕質基于RP技術的模型，可以制造一些模型成分復雜，縮短加工周期，降低制造成本。目前，這種材料利用RP技術是液體感光樹脂樹脂，這表明一些承諾，使一些高強度的組件。和能承受高氣動元件載荷和忍受高溫（Aghanajafi等，2006;阿扎羅夫等，2002）。在RP技術，有三個關鍵生產(chǎn)加工用，首先是要處理的CAD繪制外層樹脂配置，并追加一些配置適當?shù)闹С?，第二是完成切割層處理。最后，外層樹脂配置制造由反相設施。 3. 驗證范例 3.1 AGARD-B型 AGARD-B模型是一個配置的翼身組合。翼是在一個等邊的三角跨度三角體直徑的4倍。身體一個革命的圓柱形機身與卵形缸頭（Damljanovic“等，2006）。 圖2是一個草圖模型中的條款給予相關尺寸體直徑D.一些典型的流動現(xiàn)象，如圖，流量傳遞時，會發(fā)生分離，渦生成等該模型。因此，模型的實驗數(shù)據(jù)可以用來驗證設計和制造方法混合動力輕型高速風洞模型。 圖 2 3.2 結構設計 驗證AGARD-B型是一個混合結構設計內部的金屬框架和外光聚合物樹脂配置，其中包含了三個部分，即，頭，機身和兩個對稱的翅膀。漸變氣缸的形式和螺栓被用來修復的結構之間的頭和機身的金屬框架，以及一個凹槽形式和螺栓之間的機身和機翼的框架。頭和機身框架革命空心機構其中平衡，支持刺痛和一些用于收集管數(shù)據(jù)被安裝?？梢允莾炔康慕饘倏蚣艿膬蓚€組合類型初步選定在設計之初。一個是內部的金屬框架插入樹脂配置和螺栓固定牢固（圖3（a）），另一個是，外層樹脂配置上貼上金屬架的表面（圖3（b））。第二個內部固定困難，組合框架確定中的位置之間的差異和壓力收斂機翼和機身。最后，結構設計草圖混合輕質AGARD-B模型如圖4所示。 圖 3 圖 4 3.3 翼結構優(yōu)化 內部的金屬框架的強度，剛度和重量超過外層樹脂配置，所以結構機翼設計優(yōu)化是提高金屬翼幀。金屬翼框架的一個數(shù)學模型優(yōu)化可以成立，如表二。它的位置和大小確定空氣動力模型和結構形式翅膀下金屬機翼氣動載荷幀能滿足強度要求。的結構形式翅膀顯示在圖5（a）項和（b）。在結構設計優(yōu)化，參數(shù)模型的機翼框架需要興建。參數(shù)模型中的一些變量，如強度，剛度，長度等原值。在一個給定的范圍內可以改變的變量被定義為一些元素分析的靈敏度結構優(yōu)化設計。在紙張，五翼的基本維度變量幀選擇performsensitivity分析（圖5（c）條）。結果表明，強度參數(shù)的敏感性為每一個變量是不同的，分別。通過分析和上述結果五個維度變量法影響機翼幀力學性能獲得。被選中的一個關鍵維度變量執(zhí)行由機翼的框架結構設計優(yōu)化Pro / Mechanica軟體Pro / Engineer的結合。翼的框架材料是40Cr鋼，安全系數(shù)3和容許應力300MPa。五分析優(yōu)化維變量為2毫米厚的翼幀根據(jù)對象的優(yōu)化和限制，以完成條件，其結果是：長度?144毫米，angletrail?1208，Lengthfront的?63毫米的，Lengthtrail?1毫米Distancetrail?7毫米。然而，有沒有結果實現(xiàn)1毫米厚的機翼框架的優(yōu)化設計因為強度短缺。通過分析，主要原因是是不合適的，強大的壓力，以滿足限制變量，如RP厚度$ 0.25。因此，1T2毫米的結構設計介紹和分析，結構設計優(yōu)化。翼幀兩種類型，如2毫米和1T厚度2mm，圖5（d），其在氣動載荷的最大應力和變形1.2馬赫數(shù)和攻角88給出表三。結果表明，兩種結構類型滿足強度和剛度要求。 圖2配置和AGARD-B模型的基本尺寸 圖3內部的金屬結構設計 圖 5 3.4內部的金屬框架制造 組件內部的金屬頭和機身框架制備了由傳統(tǒng)的車床，鉆床設施，翼幀的生產(chǎn)線切口和銑床。鏡架材質為40Cr鋼。剛性框架表面的要求是28-32 HRC和某人。 900MPa左右，這是由熱處理滿足幀。翼幀的變形，可以通過面粉，因為機翼的厚度銑。因此，利用一些助手夾，以防止這一點，如區(qū)塊枕頭。幀的表面質量通過一些精密的治療。一個錐孔鉆在機身，這是捏造利用輔助匹配校準錐核實，是為了接觸表面之間的機身和支持，在風洞中使用的平衡蜇測試。其表面粗糙度精密車床1.6mmby?？讖胶洼S之間的組合公差等級機身和頭部H7/g6（^0.02毫米），并匹配機身和頭部之間的表面制造精密車床，其粗糙度1.6毫米。此外，組合公差之間的機翼導向階段和機身槽^0.02毫米，匹配的表面粗糙度3.2毫米。其余的表面粗糙度6.3毫米。完成制造和裝配后幀，平整度的兩個側對稱的翅膀校準。結果表明，增加不勻逐步沿翼展達到最大值0.11毫米在翼尖，可滿足設計高速風洞試驗模型的要求。內部的金屬框架，關鍵力量結構，承受最氣動載荷。為了確保無裂紋熱處理和制造的金屬框架，所有的金屬框架的組成部分，受到裂紋檢查工業(yè)CT設備名為jtomejxl450，由德國鳳凰公司。結果表明：沒有發(fā)生裂紋金屬框架。3.5外樹脂配置制造外的混合輕質樹脂配置AGARD-B模型制作反相名為設施SPS600B（圖6（a）項）利用SOMOS14120光敏樹脂樹脂材料。魔法RP7.0軟件利用完成數(shù)據(jù)準備包含的組件搭配，支持加入和切削層治療前完成外樹脂配置的基礎上RP技術制造。制造業(yè)方向和組件搭配是非常顯著在制造加工的步驟。他們有關鍵性的影響外層樹脂配置的成型精度。這樣他們就可以根據(jù)制造業(yè)的便利和選擇為RP元件的精度要求。在造紙，樹脂混合輕質翼配置一層一層AGARD-B模型制作逐漸沿下傾斜角度308的翼展，和RP的頭部和機身的制造方向因為需要在符合其軸向方向裝配精度之間的金屬框架和外層樹脂配置，在圖6（b）所示。圖6（c）顯示的RP混合輕量級AGARD-B型元件。制造方法，確保氣動外層樹脂配置的質量和成型精度配置。因此，RP的方法，給出了一些承諾樹脂在成型精度和制造配置高速風洞試驗模型有合適的尺寸和精度要求。 圖6外樹脂配置 4。強度和剛度標定和振動分析 4.1強度和剛度校準 CFD和CSD的組合被利用來執(zhí)行校準混合輕量級的強度和剛度AGARD-B型。對于差價，平均的3-D雷諾茲可壓縮Navier-Stokes方程（1）利用一個解決有限體積空間discretization.The計算是第二責令準確的空間。粘通量建模利用中央差分格式，并采用兩階無粘通量迎風Roe格式（Aradag和騎士（2004）的影響幾個數(shù)字參數(shù)，包括數(shù)值通量方案審查Aradag和騎士（2004年）和羅伊計劃的結論有更可靠和更密切的結果比其他幾個數(shù)值方案的實驗：利用紙張的兩equationmodel aturbulentmodel。湍流動能k和輸運方程第二個W（湍流動能耗散率解決能源每單位體積和時間）（威爾科克斯，1993年）。薩瑟蘭粘度法采用的計算。自由流邊界層的厚度，在數(shù)值給予模擬測試。自由流邊界條件是遠場的邊界，并傳入的壓力，根據(jù)給定的溫度和馬赫數(shù)驗證試驗條件。對固體邊界，無滑移條件適用于：圖7給出了半AGARD-B模型計算網(wǎng)格。AGARD-B模型是對稱的模型，所以升力約在08攻擊角為零。 “表四中的CFD計算結果表明，升力是接近于零，在三個不同的馬赫0.6，0.95和1.2的數(shù)字，它顯示了有效性和可靠性計算結果。懲教署，結構振動控制方程（3）通過有限元方法解決。本[M]表示質量矩陣[C]阻尼矩陣[K】剛度矩陣。 F（T）是一個力矢量和有一個氣動載荷的關系和Q（t）是一個位移向量。計算負荷結構分析的邊界是從表面壓力分布的CFD 圖7 AGARD-B模型計算網(wǎng)格 內部的金屬框架材料是40Cr鋼，其實力的限制（某人）約900MPa左右。外配置材料是光聚合物樹脂，其SB45MPa。從表四，在馬赫的氣動載荷1.288和攻擊角度是最高的，利用一些負載進行結構強度AGARD-B模型的剛度和校準?；旌陷p量級AGARD-B型，可以被毀滅，在翼根在應力集中。當馬赫數(shù)小于1.8，安全因素的高速風洞模型（f）根據(jù)氣動載荷為3。最大許可應力（SM）金屬框300MPa（SB / F），允許的最大樹脂配置的權限應力（SR）是15MPa的。圖8顯示了一些有關的應力分布結果內部的金屬框架和外層樹脂配置。 “內部的金屬框架的最大壓力是115MPa在翼根，這是比SM的發(fā)生。最大外層樹脂配置的壓力7.80MPa現(xiàn)有翼尖，這也是比SR少。從上面的分析，結構設計和材料選擇制造混合輕質AGARD-B型可滿足強度用于高速風洞測試環(huán)境的要求。在高速風洞試驗，變形的測試機型后掠三角翼的表示開啟角度（U），角度小于0.58下測試條件。它的定義如下：在這里，m表示最大的機翼變形。圖9顯示了關于變形的計算結果內部的金屬框架和外層樹脂的分布配置?？梢钥闯觯饘偌埽?0Cr鋼）thatm0.42毫米翼尖和U0.238，而外層樹脂米配置2.94mmat翼尖和U1.658。因此，內部的金屬框架，能滿足剛度要求混合輕質AGARD-B型。和也，外層樹脂配置除了能滿足剛度要求翼尖有一個小麻煩，但測試結果驗證表明不拆的翅膀。但剛度樹脂的翼尖必須在今后的研究加以改進。 圖8內部的金屬框架（40Cr鋼）的應力分布和樹脂配置 圖9內部的金屬框架（40Cr鋼）變形分布和樹脂配置 4.2振動分析 在大尺寸的流量波動的峰值頻率高速風洞通常是有點低。重量測試模型是一個非常關鍵的因素之間的共振試驗模型，流，風洞和支持系統(tǒng)。據(jù)一些以前的測試結果，減幅在試驗模型重量可以減少共振的可能性在測試系統(tǒng)。因此，混合輕量級模型顯示一個非常令人振奮的前景。在紙，一個模式以上兩種結構類型的Y方向的振動頻率AGARD-B的模型支持系統(tǒng)的分析，并與金屬相比，結果列于表五。模型（40Cr鋼），重量輕量級AGARD-B型下降約38.9％，其固有的頻率增加約73.2％，其中表明輕量級模型能夠避免共振發(fā)生。一般來說，混合輕量級模型接受的高速風洞試驗。 5。驗證測試結果 圖10（a） -（c）所示的混合組件輕量級AGARD-B的模型，在T-38的金屬試驗模型在俄羅斯和FL-21的混合模型風洞在CARDC的風洞。圖11（a） -（三）提出的測試空氣動力特性的結果。馬赫數(shù)為0.6，它被證明，氣動混合模式的特點是類似金屬模型。特別是，在一攻小攻角（228＃＃28），模型這兩種類型的空氣動力系數(shù)顯示良好的協(xié)議。 28，＃88，但其價值空氣動力系數(shù)有一些分歧，變化規(guī)律是相似的。其原因在于僵硬的混合模型是小于金屬模型和變形混合模型在氣動載荷風洞試驗。 圖10混合輕質AGARD-B測試模型 6。成本和時間 AGARD-B的混合輕量級模型的基礎上的RP金屬框架制造國家重點實驗室西安交通大學系統(tǒng)工程。從3 - DCAD模型來實現(xiàn)輕量級測試模型，它處理了3和3.5個星期之間，與成本300美元之間，美元和500.HowevermetalAGARD-Bmodels（40Cr合金材料）花了三個月的設計和制造，成本1500元左右。因此，設計技術降低制造成本和時間大大。此外，在這項研究的時間，不同的設計方法和制造輕量級模型的模式進行了轉換的翅膀輕量級模型，所以滿意的優(yōu)點是方便基于RP技術的SL模型制作的部分。每個模型的RP制造成本是$100和$ 150之間，轉換到風洞模型是200美元左右，而平衡適配器售價為100美元。所提出的成本大多是由引號一些次要的來源，如RP模型設計和后加工等專門在RP組件 制造業(yè)。應當指出的是，最新報價輕量級的RP模型轉換到高速風洞模型，包括模型設計，制造使用光聚合物樹脂和金屬材料，是為400元的平衡適配器（50美元和350元的模型零件和勞動力轉換模型）。模型設計引述服用一個星期。在此之后，隨著標準RP的輕量級模型制作，風洞5個工作日內模型可以在一個星期內建造。 7。結論和未來工作 初步設計和制造混合動力的研究基于RP的輕量級模型的高速風洞測試已進行實際驗證混合輕量級AGARD-B型。它采用的方法內部的金屬框架和外光聚合物樹脂制作混合輕量級測試模型的配置降低模型重量和提高固有頻率該模型支持系統(tǒng)，以避免共振的可能性之間的模型，氣流，風隧道和支持系統(tǒng)。此外，該方法將導致模型設計減少制造周期和成本。驗證測試結果表明，混合模型顯示一些承諾制造高速風洞飛機試驗模型。然而，這種現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)，混合模式基于RP有高氣動有些僵硬短缺高轉速下的負荷和變形的混合模型，特別是瘦如翼尖組件，導致一些空氣動力特性的差異。因此，混合模型的變形將是一個關鍵的任務今后的工作。