基于机械比能与滑动摩擦系数的PDC钻头破岩效率试验

为探究机械比能理论指导下PDC钻头破岩效率的影响因素,通过简化钻头与地层相互作用模型并推导滑动摩擦系数,结合室内试验分析各因素对钻头滑动摩擦系数的影响。结果表明:钻压通过切削齿的吃入深度影响摩擦系数,当切削齿完全吃入地层所产生的摩擦系数最大;钻速过快导致的岩屑过多且无法有效移除时摩擦系数会减小;转速增加会使摩擦系数减小;不同类型的岩样其最终稳定的摩擦系数不同,但一般在0.4～0.6;钻头直径不会影响摩擦系数最终稳定值;钻进软至中硬地层时,应选取尽量大的钻压和转速,即使较大钻压和转速对于提升破岩效率并无裨益,但却会明显提升机械钻速,此时机械比能增加并不明显,说明钻头能量利用率保持在一个稳定的阶段;钻进较硬地层时,提升钻压、转速水平会明显提高机械钻速,增大机械比能,降低破岩效率,钻头机械能量利用率下降,此时钻进参数的选取就需要综合钻速、机械比能、破岩效率等因素判定。     

混合润滑状态下滤波减速器的啮合冲击分析与修形方法

针对滤波减速器的啮合冲击问题,综合考虑转速、负载和真实齿面粗糙度等因素的影响,建立了反映减速器实际工况的混合润滑数学模型,给出了混合润滑状态下摩擦因数的计算方法,并对不同转速下齿轮啮入点的润滑状态进行了数值计算。在此基础上,提出了针对减速器实际工况的齿廓修形方法,建立了减速器有限元模型,并分析了齿面摩擦、齿廓修形及润滑状态对减速器啮合冲击的影响。结果表明:在混合润滑状态下,齿面摩擦因数随转速增大而减小;相比无摩擦接触,齿面有摩擦接触可明显降低齿轮的啮合冲击,改善齿轮的接触状态,因此在滤波减速器的啮合冲击研究中,齿面摩擦因素不可或缺。有限元分析结果显示:输出齿轮修形量为46μm、双联齿轮修形量为30μm是改善减速器动力学性能的最佳修形量,而过小或过大的修形量都不能有效降低齿轮的啮合冲击;齿面润滑状态对减速器修形后的啮合冲击有较大影响,与转速相比,齿面摩擦的影响不明显,较高的转速可导致滤波减速器产生较大的啮合冲击。     

柔轮凸齿廓半径对双圆弧谐波齿轮传动摩擦学性能的影响

基于改进的运动学法,利用啮合不变矩阵建立公切线双圆弧柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可求得理论共轭啮合区以及刚轮齿廓参数。综合考虑真实表面粗糙度、载荷、轮齿几何接触、卷吸速度等,建立双圆弧齿廓谐波减速器柔轮与刚轮在共轭啮合区域的混合润滑数学模型。分析啮合区域不同齿廓参数对于谐波传动装置润滑性能的影响。研究结果表明:在设计柔轮齿廓的时候,合理增加凸圆弧齿廓的半径有利于改善接触区域润滑状态。在工况不变的情况下特别是在中高速的工况下,加大柔轮凸圆弧齿廓半径可以增加接触区油膜厚度,增大膜厚比,且改善的效果随着转速的增加而增大,但当凸齿廓半径增大到很接近凹齿廓半径时,继续增加几乎不改善润滑条件。     

游梁式抽油机减速器平均效率的测量

游梁式抽油机减速器的平均效率是分析抽油机动态性能的重要工作参数，用常规方法很难对减速器输出轴转矩瞬时值进行连续测量，所得到的只是平均转矩，其测试结果也有误差．本文介绍了用ＮＥＣ公司生产的ＮＫ－７６９０遥测仪同步测试电机、抽油机曲柄轴转矩，用测速电机测电机转速的方案，最后算出一冲程内电机及减速器输出轴功率，再用积分法算出二者在一冲程内的功则可算出减速器的平均效率．本文提供对２种工况的测试结果     

垃圾旋转布料机布料规律研究

旋转布料机的结构设计合理与否直接影响垃圾分散效果及燃烧效率.通过建立旋转布料机运动模型及其布料方程,对影响旋转布料机的作业区间的各种因素进行了分析和研究.研究发现,与溜槽转速和摩擦因数相比,溜槽长度和倾斜角度对旋转布料机的作业区间影响更大;旋转布料机的作业区间随着溜槽长度和转速的增大而增大,随着倾斜角度和摩擦系数的增大而减小.最后,结合实际工况为某型号旋转布料机提供几组合理的设计参数.     

谐波减速器摩擦特性建模及参数辨识

为提高谐波减速器的机器人关节控制精度,适应其在复杂工况下的使用需求,对谐波减速器摩擦力矩特性进行了研究.通过引入弹流润滑关系、非线性刚度关系和柔轮弹性变形耗散关系模型,建立了速度、负载转矩和温度等参数耦合的谐波减速器摩擦力矩模型.使用遗传算法对SHF-20-80-2UJ型谐波减速器的试验数据进行处理,得到了待辨识参数的识别结果,验证了模型的准确性,摩擦力矩的仿真值与试验值间的最大和平均偏差分别为8.05%, 4.26%;满载且输入转速为2000r/min时,不同温度下摩擦力矩的仿真值与试验值间的最大偏差为1.12%.该模型有效地反映了谐波减速摩擦力矩关于转速、负载转矩和温度变化的非线性关系,测得弹性变形能量损失在空载与满载时分别约占总能量损失的20%, 50%.     

基于虚拟样机的双足机器人步行联合仿真

为了提高双足机器人设计的效率与可靠性,利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立双足机器人的机械动力学模型,利用Matlab建立控制系统,通过ADAMS与Matlab的接口模块,实现了基于ADAMS与Matlab联合步行双足机器人仿真平台的建立.结果表明,仿真得出机器人在平地行走过程中各关节的力矩变化情况,获得了最高转速、有效转速、最大转矩、有效转矩等机器人运动的关键参数,为双足机器人物理样机的电机和减速器选型提供了理论依据.     

考虑温度效应的斜齿轮时变啮合刚度解析算法

以斜齿轮副为研究对象,基于切片法和积分思想,计入齿面接触温度变化引起的齿廓形变,结合轮齿接触、弯曲、剪切、轴向压缩及基体弹性变形,提出了考虑温度效应的斜齿轮啮合刚度解析算法,并通过有限元法验证了算法的准确性.分析了不同摩擦因数、输入转矩、输入转速等工况参数对斜齿轮啮合刚度的影响规律.结果表明,考虑齿轮温升影响后,轮齿从啮入到啮出整个过程的啮合刚度均有所增大;随着摩擦因数、输入转矩和输入转速的增大,斜齿轮本体温度及啮合齿面瞬时闪温升高,单齿啮合刚度和综合啮合刚度均值呈增大趋势.研究结果可为高速重载齿轮系统准确高效的动力学分析提供理论依据.     

齿轮减速器三维CAD系统的研制与开发

圆柱齿轮减速器用在原动机和执行机构之间，起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械工程中应用极为广泛。传统的设计方法过程复杂、周期长、效率低．不能满足技术发展的需要。本文针对上述问题，开发了以数据库技术为基础的综合型CAD系统，可实现几何参数设计、承载能力计算、标准零部件选择、技术文件生成与管理、特征参数化建模、虚拟装配等功能。本文的研究成果对提高圆柱齿轮减速器设计的质量、效率、可靠性具有重要意义。     

基于滑模跟踪控制的汽车发动机在线监测与故障诊断

根据滑模控制理论,设计了汽车发动机动态转矩滑模跟踪控制方案,通过改变动态转矩,使曲轴转速平方的估计值不断跟踪其测量值,二者误差逐渐减小,动态系统收敛性得以保证,从而可以估计动态转矩和平均动态转矩.若发动机某缸(或某几缸)平均动态出现较大的负值,则可断定该缸存在故障.试验结果表明,该方法对建模误差和参数变化具有很强的鲁棒性,在中低转速和变化工况下均能实时监测气缸工作情况,准确诊断和定位故障,并能判断故障的严重程度.     

多锥构型摩擦元件带排扭矩影响因素分析

为了降低变速装置的带排扭矩功率损失,以典型三锥摩擦副为研究对象,考虑表面张力和表面构型的影响,建立多锥构型摩擦元件带排转矩分析模型,通过数值方法讨论了变速装置中润滑油黏度、分离间隙、润滑油流量、多锥摩擦元件构型参数等对带排扭矩的影响.研究结果表明随着相对转速的增大,带排扭矩先增大后减小,带排扭矩存在最大值.润滑油的黏温特性、润滑油流量、分离间隙、摩擦元件锥角对带排扭矩的影响较大.设计不等锥角构型可以降低多锥构型的带排扭矩.      

基于啮合效率下斜齿圆柱齿轮设计参数的选择

斜齿轮因具有传动平稳和承载能力高等优点而被广泛用于高速、重载传动中。目前对于斜齿轮的设计多以满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力为准则,未考虑设计参数对啮合效率的影响,易造成能源浪费和经济损失。在影响齿轮啮合效率的因素中,滑动摩擦功率损失占主要地位。因此,本文从计算斜齿轮滑动摩擦功率损失入手,通过计算啮合点处的滑动摩擦功率损失并沿啮合线积分,得到斜齿轮啮合效率的表达式,从中揭示出设计参数对啮合效率的影响规律,进而提出在满足齿面接触强度、轮齿弯曲强度和齿面抗胶合承载能力的前提下斜齿轮设计参数的选择原则。     

一种扫描器的功率耗散研究

本文对一种激光扫描器的功耗进行研究。激光扫描器的耗散功率主要有三种,电机定子线圈的涡流损耗产生的功耗、轴承的摩擦力矩产生的功耗、高速旋转风阻产生的功耗等。本文对各种功耗进行了分析、计算并得出结论：电机定子线圈的涡流损耗1.25瓦;轴承摩擦力矩产生的功耗0.11瓦;转镜高速旋转时的风阻为4.5瓦。由此可见转镜高速旋转时的风阻是不可忽视的。     

单端面机械密封摩擦系数的测定

本文研究了单端面机械密封装置的端面摩擦扭矩测量方法。对主轴承摩擦扭矩、旋转体在介质中的搅拌扭矩和端面摩擦扭矩进行了测试。在测试中考察了由于介质压力的变化引起轴向力的改变,致使主轴承摩擦扭矩改变的情况,以及介质的粘度变化引起搅拌扭矩的变化及其对端面摩擦扭矩的影响。采用两种方法测定的端面摩擦扭矩计算其摩擦系数,给出了计算实例。两种计算结果有对比性,较为稳定,精确度高,故该方法可用于评价机械密封的摩擦性能。     

新型齿形带式制动器制动特性研究

为提升电驱动履带车辆动力性与经济性，设计并研制了新型齿形带式制动器以替代行星变速机构中的湿式多片离合器. 依据齿形带式制动器结构与工作原理，建立了制动过程的数值模型，研究了制动过程中制动鼓转角、转速和制动力矩等参数变化规律. 同时搭建齿形带式制动器试验台架验证了方案可行性和数值模型的正确性. 结果表明，制动鼓初始转速直接影响制动时间和制动力矩大小，且初始转速越高，制动时间越短，制动力矩相应增大. 相比原有装置，新结构方案提升了制动转速范围，具有更优的工作可靠性和使用前景.      

行星弧面凸轮减速机构设计

从几何学与运动学角度对行星弧面凸轮减速机构进行了分析与研究,根据空间机构的共轭啮合原理,采用齐次坐标变换推导了减速机构内弧面凸轮的轮廓曲面方程和压力角方程,并对机构的基本尺寸或参数选取进行了探讨,发现在满足滚子抗弯强度的前提下,采用具有较多滚子的从动盘有助于降低传动压力角和提高传动效率.行星弧面凸轮减速机构通过滚子与凸轮廓面的滚动摩擦代替传统减速机构的滑动摩擦,并且同时参与啮合传动的滚子数多,具有传动效率高、传动扭矩大等优点.     

高速多片湿式离合器带排转矩预测模型

车用高速多片湿式离合器摩擦副的流固耦合运动会引起摩擦片与钢片的轴向碰摩,使其产生较大的带排转矩,降低车辆传动系统工作效率.考虑摩擦副与间隙旋转流场之间的耦合运动关系,建立了摩擦副流固耦合动力学模型.分析了摩擦片与钢片碰摩过程,构建了摩擦副轴向碰摩模型,进而求得带排转矩.通过数值模拟研究了不同转速下的摩擦副非线性运动响应和带排转矩,并与实验结果进行对比.研究结果表明,随离合器转速的增加,在某一临界转速,摩擦副间发生轴向碰摩,摩擦副由稳定运动状态转变为混沌运动状态,此后离合器带排转矩随离合器转速的增加而逐渐增大.     

基于Herschel-Bulkley流变模型的 盾构螺旋输送机保压性能

为准确预测土压平衡式盾构螺旋输送机的保压性能,假定渣土为黏塑性流体材料,对螺旋输送机的进出口压差进行了理论分析,从能量转化的角度解释了保压能力的来源.采用计算流体力学模拟方法对螺旋输送机内渣土的运输进行了定常流计算,其中Herschel-Bulkley模型用于描述渣土材料的流变行为,且运用多重参考系法充分考虑了螺旋叶片的旋转作用,得到了渣土流变参数及螺旋输送机工作参数对保压性能的影响规律,并将模拟结果与室内模型试验结果进行了对比.研究表明:渣土的屈服应力、黏度指数及幂律指数越大,螺旋输送机保压性能越优异,其中黏度指数及幂律指数的影响较为明显;螺旋输送机机械能损失量与螺旋转速和出渣效率基本成正比,转速越快,出渣效率越高,则保压性能越优异,可用二元线性回归模型估测机械能损失量与螺旋转速和出渣效率之间的关系;模拟结果与试验结果的趋势基本一致,Herschel-Bulkley流变模型用于计算螺旋输送机保压性能基本可靠,但模拟结果对保压性能的预估偏保守.基于数值计算结果,提出了螺旋输送机保压性能的优化流程.