不同稳态的磁弹簧特性分析与实验研究

针对传统金属弹簧在使用中易产生疲劳失效的问题,研究了一种利用磁铁之间相互作用力来产生抗力的新型弹簧——磁弹簧,通过磁弹簧压缩过程中压缩量与力变化关系的分析,发现了磁弹簧是一种变刚度弹簧.论文引入稳态的概念来分类不同类型的磁弹簧,建立了单稳态、双稳态磁弹簧典型结构的力学模型,采用仿真与实验相结合的方法分析了这两种类型磁弹簧的稳态情况和磁铁结构参数对稳态的影响.结果表明磁铁结构参数会影响到磁弹簧的稳态,增大两块磁铁的直径差或厚度差会改变磁弹簧的稳态.     

电磁感应与磁悬浮实验研究

基于对导体在磁场中运动而导致的磁悬浮力、磁牵引力等磁悬浮现象规律性的进一步认识,进行了电磁感应与磁悬浮实验.具体研究了磁悬浮力、磁牵引力与铝盘转速的关系,磁铁与铝盘间纵向距离变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响,磁铁与铝盘间横向位置变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响.结果表明,磁悬浮力、磁牵引力与铝盘转速满足线性关系;随着磁铁与铝盘间纵向距离的增大,磁悬浮力、磁牵引力减小;随着磁铁与铝盘间横向位置的改变,磁悬浮力、磁牵引力先增大,后减小,存在最大值.     

电磁感应与磁悬浮实验研究

基于对导体在磁场中运动而导致的磁悬浮力、磁牵引力等磁悬浮现象规律性的进一步认识,研究了电磁感应与磁悬浮实验。具体研究了磁悬浮力、磁牵引力与铝盘转速的关系,磁铁与铝盘间纵向距离变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响,磁铁与铝盘间横向位置变化对磁悬浮力、磁牵引力的影响,铝盘转速与轴承转速之间的关系。结果表明,磁悬浮力、磁牵引力、轴承转速与铝盘转速满足线性关系;随着磁铁与铝盘间纵向距离的增大,磁悬浮力、磁牵引力减小;随着磁铁与铝盘间横向位置的改变,磁悬浮力、磁牵引力先增大,后减小,存在最大值。     

电机驱动弹性驱动器

本设计是研究类似于生物体肌肉特性的弹性驱动器．该驱动器研究是进行步行机器人设计的一个重要环节。将弹簧置于电机输出机构与外部负载之间。使其单独承担电机的驱动力矩及负载的作用力。弹簧的变形量就表示驱动器向外输出作用力的大小。一维力传感器通过测量作用在负载上的作用力而产生力信号。     

煤吸附水特性的研究

主要分析了煤吸附水的机理及其对吸附瓦斯的影响。分析表明,煤对水分子的吸附从本质上是由于水分子与煤表面分子相互吸引的结果,它们之间的作用力主要包括van der Waals力和氢键。van der Waals力来源于原子和分子间的色散力、取向力(静电力)、诱导力和交换力4种作用。由于水分子与煤表面分子的作用力比较强,煤中水分的存在降低了煤的甲烷吸附量。     

变量叶片泵定子径向力脉动分析

对变量叶片泵定子所受径向液压力进行分析 ,其大小和方向是不断变化的 .该力可以造成对定子的冲击和振荡 ,引起叶片泵的压力、流量脉动 ,产生振动、噪声 .将园柱弹簧改为园锥弹簧、在定子与弹簧之间加橡胶衬垫是解决上述不良现象的两种简单易行的措施     

磁粒光整加工材料去除规律研究

分析磁粒在界面的磁场力，建立切削力数学模型，研究磁粒切削过程中材料的去除规律，以平面磁粒光整加工为例，通过单因素法实验分析填充率、粒径及磁极形状对去除量的影响，并对磁场力进行模拟测量，实验结果与理论解析相吻合。     

某旋转药室火炮卡弹机构弹簧优化设计

为减小某旋转药室火炮卡弹机构卡弹爪、挡块与炮弹之间的接触力,延长其使用寿命,建立了炮弹进膛卡弹的运动微分方程,对3个压缩弹簧进行了优化设计。以压缩弹簧的弹簧中径、弹簧钢丝直径、工作圈数、预变形量及安装高度作为设计变量,用乘除法对该机构的弹簧力最小和弹簧重量最轻的多目标问题进行了归一化处理。以正确卡弹定位和弹簧设计要求作为约束条件,通过优化计算获得了最优结果。相对原设计参数,优化计算结果中3个压缩弹簧的最大弹簧力分别降低了23.1%、19.8%、34.6%,弹簧质量分别减小了58.9%、42.0%、77.8%。     

磁粒光整加工材料去除规律研究

分析磁粒在界面的磁场力，建立切削力数学模型，研究磁粒切削过程中材料的去除规律.以平面磁粒光整加工为例，通过单因素法实验分析填充率、粒径及磁极形状对去除量的影响，并对磁场力进行模拟测量.实验结果与理论解析相吻合.     

应用有限元方法分析塑壳断路器磁脱扣器的动作特性

以计算得到的载流导体电流密度分布为激励,分析磁脱扣器的静态磁场,计算磁转矩和磁链随气隙和电流变化的静态数据网格,联立磁脱扣器的电路瞬态方程和可动部件的机械运动方程,考虑脱扣力的作用,运用4阶龙格-库塔法求解脱扣器动作特性.实验证明,脱扣器动作时间计算值的误差不超过10%.分析了磁脱扣器的保护特性与反力弹簧特性和初始工作气隙的关系,结果表明,改变反力弹簧的初始长度相对于改变弹簧刚度和初始工作气隙更容易实现对塑壳断路器脱扣电流的线性调节.     

电磁环境对电液比例变量泵性能的影响

 工程机械处于电磁环境中时,机电液控制系统中的电磁敏感元件容易受到电磁场的干扰,使机电液控制系统的输入输出发生变化,导致工程机械无法正常工作。根据某工程机械液压系统控制原理,针对电液比例变量泵的负荷传感控制和电比例调解的运行方式,分析液压系统的特点及影响系统性能的因素。比例电磁铁的非线性磁特性壳体材料在磁场环境下,材料内的磁场强度会发生变化。根据比例电磁铁的结构,左右输出端空气隙磁通量发生变化使输出力特性发生变化。通过对比例电磁铁磁路分析,确立了电磁环境下比例电磁铁的力学模型。比例电磁铁输出力的变化对负荷传感控制元件的作用将改变系统的输出性能。利用天线发射电磁波产生电磁场环境,通过测试某工程机械液压系统在电磁环境下的输出特性,来分析电磁场对比例电磁铁的影响变化。试验结果显示,在电磁场作用下比例电磁铁推力的变化与输入的电流不成比例,出现了偏差;机电液控制系统的控制性能变得不稳定,表明应提高机电液控制系统中电磁敏感元件的抗电磁干扰能力。     

滚柱式超越离合器压紧弹簧压力的计算

本文介绍在内星轮型与外星轮型滚柱式超越离合器中压紧弹簧的作用,选择弹簧压力Ps时应满足的基本条件,并推导出弹簧压力Ps的各种计算公式。本文将这些计算公式与数值示例列成表格加以分析比较。由于滚柱与座圈、星轮以及弹簧顶销之间的滑动摩擦力对于所需弹簧压力Ps的影响相当大,因此本文最后指出,在文献[6～8]中所常用的忽略摩擦力作用的弹簧压力近似计算公式误差较大,不宜采用。     

列车变坡点地段平稳操纵研究

为了研究列车变坡点地段的车钩力分布规律,减少铁道车辆在变坡点地段的断钩事故,制定变坡点地段平稳操纵方案.采用多质点建模理论对西康线上某次货运列车进行纵向动力学建模,仿真分析列车牵引力、电制力、坡道阻力并对4种典型变坡点地段的车钩力变化规律展开研究.仿真与试验结果对比表明:所建立的模型能够再现列车牵引力、电制动力和坡道阻力;上坡道变坡点地段,在上坡前提前增大牵引手柄级位能防止因位能变化而引起的纵向冲动;下坡道变坡点地段,在列车部分进入下坡道时进行牵引工况到惰行工况的转换能避免因牵引力卸载而引起的纵向冲动;鱼背式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率;锅底式变坡点地段,在列车全部进入上坡道后进行惰行工况到牵引工况的转换能最大程度减小车钩力变化率.     

基于变磁力单元的磁力控制方法及数值研究

为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究.通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用MATLAB软件拟合出磁力控制函数的数学模型.运用此数学模型控制伺服电机,使任意气隙间距下都反馈出相应的伺服电机旋转角度,进而控制磁吸附力大小,保证机器人爬行过程中磁吸附力的稳定.通过测量实验,表明此磁力控制方法可行有效.     

永磁悬浮带式输送机侧向力与跑偏问题

针对永磁悬浮带式输送机侧向稳定性问题,对平型、V型及槽型三种悬浮支撑结构进行研究。建立了三种悬浮系统的三维简化模型。基于FEM(finite element method)对悬浮力和侧向力进行有限元解析。结果表明,槽型结构承载能力和侧向防跑偏综合性能最好。将不同气隙情况下槽型结构侧向受力等效为磁力弹簧,拟合得到磁力弹簧动态载荷和刚度表达式,完成非线性弹簧一阻尼振动系统仿真。槽型结构悬浮系统在非平衡位置开始运动,在平衡位置附近振动,振幅逐渐减小,最终达到侧向平衡。结果表明,槽型永磁悬浮装置具有侧向自动回正调整功能。为永磁悬浮带式输送机结构设计及参数选择提供了参考。     

主动振动控制系统中电磁弹簧的理论研究

本文提出了具有可控特性的电磁弹簧模型；利用位矢量概念，描述了由电磁和永磁体组成的一对环形磁体间的电磁力计算方法；用有限元法仿真了电磁弹簧的磁通密度、电磁力、弹簧刚度，结果表明电磁弹簧具有较好的可控特性，便于主动振动控制。     

新型磁流变阻尼器的设计和试验

 针对磁流变阻尼器存在的过热、结构复杂、磁场利用率不高和沉淀等问题,结合车辆减振对阻尼器拉压阻尼力成比例控制的需求,设计了磁场外置的旁路式、液体单向流动的新型车用磁流变阻尼器,并完成样机试制和台架拉压试验。新型磁流变阻尼器在工作原理和结构上都有突出特点,有效解决了磁场利用效率,输出拉、压力的匹配,沉淀和多自由度受力的问题。将阻尼发生装置设计成外置串联结构,线圈置于缸筒内且靠近筒壁,减小了阻尼器的径向尺寸,散热条件好,便于维修。实验设计准确合理。通过试验分析励磁电流、振幅、频率对阻尼力的影响,新型磁流变阻尼器的拉压阻尼力成比例控制结构设计合理有效,可满足车辆减振对阻尼器阻尼力控制的要求;平行圆盘缝隙式阻尼发生装置能明显提高磁流变阻尼器的磁场利用率,使阻尼力范围更大,更易控制。新型磁流变阻尼器的设计为改进和其性能提供了新的技术途径,为车辆减振应用提供了一种有效可行的新型阻尼装置和重要的研究依据。     

引射式压力恢复系统的振动抑制技术

为了提高引射式压力恢复系统振动抑制性能,减小本系统振动对其他系统的影响,分析了系统的振动特性和振型,建立了系统振动力和主振型数学模型,利用时域信号取均方根方法测试了系统3个支座动态振动力,振动力沿气流方向逐渐减小。采用被动控制振动抑制技术,根据振动力设计制作了减振器,研究了橡胶块与金属弹簧并联再加配重以及橡胶块加配重2种减振器模型的减振效果。结果表明:橡胶块与金属弹簧并联、加配重45.2kg的减振器模型减振效果好,当控制点输入加速度为5 g时,减振效果最佳。激励强度大小、弹簧刚度和阻尼等参数的优化能够提高减振器的减振性能。     

涡轮盘随机结构可靠性研究

摘要：利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的, 不能实现设计参数为随机情况下的可靠性分析。以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出离心力和温度场同时对转子系统影响的等厚度和变厚度轮盘任意一点的应力计算式。考虑了转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度没干涉模型、积分随机有限元和Gram-Charlier级数方法对转子进行可靠性分析,实现了转子系统随机结构的可靠性计算,且计算精度较高。     

考虑弹性支承和剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力分析

在考虑端横梁弯曲和支座变形对斜主梁提供的弹性抗扭支承和竖向弹性支承以及斜主梁剪切变形的基础上,导出了考虑支承刚度以及剪切变形影响的单跨斜梁温度次内力的计算公式,并通过一个简单算例对公式进行了验证,分析了支承刚度、斜度以及剪切变形对斜主梁温度次内力的影响。研究结果表明,在一定范围内,端横梁抗弯刚度的变化会引起斜梁温度次内力的急剧变化;斜主梁的温度次内力可以通过改变端横梁的抗弯刚度进行有效的调整;当斜度等于0°时,剪切变形对次扭矩的影响达到最大,为10.6%。