旋转气缸压缩机缸体的静动态特性

利用流体动力润滑理论,建立了旋转气缸压缩机缸体的静、动态特性计算模型,以1台XG-0.36／7型旋转气缸空气压缩机为例,求解了机器缸体的轴心轨迹等动态特性以及缸体的摩擦功耗等静态特性,并对计算结果与有关实验进行了对比。     

表面微织构对重载齿轮传动摩擦性能的影响

为研究表面微织构对重载齿轮传动摩擦性能的影响,该文建立了基于Magg交叉纹理和普通磨削纹理的接触模型,给出了摩擦特性参数的计算方法,比较了两种纹理摩擦特性。采用FZG齿轮抗胶合试验方法,对两种纹理的齿轮进行了摩擦引起的效率损失试验,试验结果与理论结果一致。另外,对Magg交叉纹理、普通磨削纹理和激光表面凹坑织构的摩擦性能进行了理论比较,结果表明凹坑织构具有更小的摩擦系数。     

单螺杆压缩机星轮动力学特性研究

对单螺杆压缩机在无理论啮合误差时星轮的准静态载荷进行了分析,建立了相应的力平衡方程组;同时,在考虑啮合副存在啮合传动误差的基础上,运用冲击动载理论及啮合副传动精度分析结果,建立了计算实际啮合动载的数学模型,并用实验加以验证．研究结果为星轮设计、啮合副抗磨、减振及压缩机摩擦功耗精确计算等提供了动力学分析基础．     

变长度柔性提升系统钢丝绳横向振动建模及分析

基于连续介质力学理论,考虑变形产生的几何非线性因素对提升系统变长度钢丝绳的影响,应用能量法和Hamliton原理建立了提升系统变长度钢丝绳横向振动控制方程,推导中应用了Galerkin截断法对振动方程进行离散化处理,同时借助Matlab软件对方程进行求解,最后以曳引电梯提升系统为例对所建模型进行了计算.结果表明:基于连续介质理论的建模方法能较好地反映柔性提升系统的动力学特性,提出的数学模型和求解方法是有效的.     

某型包装机推手机构刚柔耦合系统动力学研究

高速状态下,柔性较小的零件作为纯刚体进行计算,其结果与实际情况有偏差.基于刚柔耦合系统动力学理论,采用有限元方法和模态综合叠加法,将刚度较小的零部件柔性化,建立某型包装机推手机构的刚柔耦合系统动力学模型.基于该模型,计算推包和折边时长臂推手的动态应力,并与ABAQUS中计算结果比较,二者基本吻合,验证了基于刚柔耦合系统动力学理论计算动态应力方法的正确性.对比研究推手机构的多刚体计算模型与刚柔耦合系统动力学模型,表明柔性长臂推手变形会引起一定的位置偏差,验证了在高速状态下该机构刚柔耦合系统动力学模型的计算结果更为准确.     

考虑齿轮耦合振动的换挡过程非线性动力学分析

为分析电驱动机械变速器换挡过程接合套和接合齿圈的动态特性,该文建立了考虑齿轮耦合振动的换挡过程非线性动力学模型。该模型中,接合套和接合齿圈在接合过程中的接触冲击由非线性接触力学模型描述,含间隙的传动齿轮非线性振动由齿轮动力学集中质量法建模描述。这2种非线性运动过程最后由统一的动力学方程耦合。考虑到接合套和接合齿圈不同的接合状态,总结了5种状态,并分别列出其耦合动力学方程,进而通过Runge-Kutta法对系统动态特性进行了仿真计算。所得的仿真结果与实验结果相吻合,证明了该模型的正确性。在此基础上,分析接合套和接合齿圈的接触冲击力,结果表明:即使仅存在微小的转速差和转角差,瞬时冲击力也高达23 800 N。该仿真结果对于接合套和接合齿圈的优化设计及提升换挡品质具有重要意义。     

双向摩擦塑性加工过程的修正刚塑性有限元法

本文从分析刚塑性有限元法应用于双向摩擦塑性加工过程存在的问题入手,提出了等效应力函数和指数摩擦模型,对能量泛函中应变能项和摩擦功耗进行相应变换处理,产生了一种适用范围广的修正刚塑性有限元法。分析表明,该修正法较满意地解决了双向摩擦塑性加工中存在的刚性区和流动分界面处奇异点问题。应用此法计算了轧制时的接触应力,获得了与实验相吻合的结果。     

音圈电机驱动的柔性定位平台设计与控制

设计了一种二自由度柔性微定位平台,该平台主要由音圈电机和柔性铰链机构等组成.采用直角柔性铰链组成的双平行四杆机构对称安置,以实现平台的大行程和运动解耦,工作行程可达2,mm以上,定位精度可达纳米级.设计空间支撑机构保证其承载能力.对微定位平台进行了结构设计和承载能力等特性分析.考虑到该定位平台动态行为的特点,采用遗传算法优化的BP神经网络组合辨识方法对系统模型进行了辨识,克服了神经网络对复杂系统动态行为辨识存在的缺陷.基于神经网络PID复合逆控制方法对微定位平台进行控制,通过实验对辨识和控制方法进行了验证,结果表明遗传算法优化的神经网络辨识方法与神经网络PID复合逆控制方法适用于该音圈电机驱动的柔性微定位平台系统的实际应用.     

带传动弹性滑动率研究

根据柔韧体摩擦的欧拉公式及变形公式推导出用于计算带传动弹性滑动率的计算公式 ,并分析了弹性滑动率与初拉力和有效拉力之间的关系。进行了带传动滑动率实验,实验结果与理论计算结果吻合较好。     

小速比柔性传动理论及应用

将小速比柔性传动研究成果应用在龙门吊车大车走行传动系统上,建立了柔性传动力学模型.通过现场实测,证明了理论计算与实测结果相近。柔性传动其动载系数明显下降,抗缓冲效果良好,经过两年多实际运行消除了断轴、减速机箱体涨裂等事故。     

计及齿面摩擦的高功率密度齿轮传动效率分析

为考察齿面摩擦对高功率密度齿轮传动效率的影响,提出了一种基于虚拟样机方法的齿轮传动效率预测及动特性分析方法.考虑齿轮和转轴的柔性变形、齿轮时变啮合刚度,建立齿轮、转轴、轴承的柔性多体动力学模型,通过求解动力学方程得到齿轮传动系统的传动效率和动特性,并分析了齿面摩擦对直齿轮、斜齿轮、人字齿轮传动系统传动效率、动态特性的影响规律.结果表明:随着齿面摩擦系数的增加,接触应力增加,动态切向摩擦力变大;在高速工况下,人字齿轮接触应力最小,但传动效率高于斜、直齿轮.     

微/纳传动平台沿坐标轴运动分析的键合图法

采用柔顺机构学、材料力学、伪刚体法、卡氏定理及键合图基本理论,结合6自由度微/纳传动平台的工作原理,建立了桥式放大机构及微/纳传动平台的伪刚体模型及该平台沿坐标轴移动的键合图模型,推导了桥式放大机构的输出刚度方程、平台移动的特征方程及状态方程.通过Matlab/Simulink求解仿真分析,获得了该平台沿坐标轴移动的位移仿真曲线及柔性铰链角位移仿真曲线.应用Ansys13.0,对该平台进行了运动仿真分析,搭建了实验平台,进行了试验测量,并对Smulink仿真值、有限元分析值及实验值进行了对比分析,其结果变化规律基本一致,验证了利用键合图方法分析微/纳传动平台移动特性的正确性及可行性,为全柔性机构的研究提供了新的有效的方法.     

模糊理论在交流电力驱动效率最优控制中的应用

分析了感应电机的气隙磁通与交流传动的系统的静态，动态运行特性和效率之间的关系，应用模糊理论，在保证系统性能的前提下，通过在线搜索有关变量，找到系统功耗最小的方法，实现了效率最优控制，仿真结果证明了该方法是可行的。     

组合柔性结构非线性柔性模型

根据组合柔性结构的结构参数对其变形特性的影响,对组合柔性结构进行了分类,并给出了组合柔性结构中柔性杆存在非线性变形的条件.考虑柔性结构的变截面特征和非线性变形的问题,对组合柔性结构的变形特性进行了分析,建立了变形求解的非线性柔性模型.最后设计并加工了一种柔性铰链-柔性杆组合结构,分别采用伪刚体模型、拟柔性模型和非线性柔性模型对其变形进行理论计算,同时采用静电驱动方式对组合柔性结构的变形进行测试.结果表明,非线性柔性模型的计算结果与实验测试结果最接近,证明了此模型和分析方法的有效性.     

诱导轮液氧空化热力学效应数值计算研究

为了研究低温介质诱导轮空化热力学效应,采用FBM湍流模型和基于热力学修正的Kubota空化模型,针对常温水和液氧两种介质的诱导轮空化性能进行了数值计算研究.对比数值预测的常温水介质诱导轮扬程性能与实验结果,验证了数值方法的准确性.计算结果表明,相对于常温水,液氧诱导轮的空化受到了抑制.在液氧空化区域液相和汽相发生了强烈的热量交换,使得局部温度下降,进而导致当地饱和蒸气压下降,抑制了空化的发展.针对不同温度下的液氧,提出了一种诱导轮低温空化特性理论预测方法,基于两种温度下诱导轮空化特性曲线预测其他温度的空化特性.理论预测与数值计算结果吻合较好,验证了该理论预测方法的准确性.      

柔性转子系统动力特性分析及实验研究

为了研究高速柔性转子系统工作时发生共振的可能性、工作状态的安全性及改善柔性转子系统振动过大的优化方法,采用有限元分析软件ANSYS,针对支承方案为1-0-1的双盘柔性转子系统,通过参数化建模的方法,建立动力学模型并进行模态分析、谐响应分析以及加速情况下的瞬态响应分析,得到该柔性转子系统的固有频率、临界转速、振型以及跨一阶临界转速时的转盘振幅和支承处的支反力,并在高速柔性模拟转子实验器上进行了瞬态实验。结果表明:理论分析与实验结果相符,转子系统有限元模型分析结果能正确反映实际转子系统的真实动力特性。研究对认识复杂转子系统的全工况动力特性以及柔性转子系统减振优化设计均具有积极意义。     

基于松动圈理论深埋黄土隧道围岩压力计算方法

围岩压力的确定一直是隧道工程结构设计中的重点,而黄土隧道的工程特性与其他岩质隧道有着明显的区别,尤其是深埋黄土隧道的围岩压力计算。通过对深埋黄土隧道开挖后的围岩应力状态进行分析,明确了松动圈的定义,推导了松动圈的表达式,提出了基于松动圈理论的深埋黄土隧道围岩压力计算方法,并基于现场试验实测数据与既有计算方法进行了对比分析,以验证该方法的适用性。研究结果表明：松动圈为塑性区的内圈,是塑性区内切向应力小于初始地应力的部分;黄土隧道的松动圈较普通巷道和岩石隧道的松动范围大得多,更易受隧道开挖影响;基于松动圈理论的围岩压力计算方法与其他计算方法相比较,计算结果与实测值接近且存在一定的安全储备,使用该方法对深埋黄土隧道围岩压力进行计算是可行的,基于松动圈理论的围岩压力计算方法更适用于深埋黄土隧道这种有一定自稳能力的软弱土质围岩隧道。     

综合传动铸铁密封环磨损模糊可靠性分析与计算

为了提高综合传动密封装置的可靠性和耐久性,在对密封环磨损机理和失效特性研究分析的基础上,应用模糊理论建立综合传动铸铁密封环的模糊可靠性模型,推导出模糊可靠度计算的数学表达式.根据耐磨性试验所获得的密封环磨损速度,计算出密封环在不同时间段上模糊可靠度以及耐磨寿命,计算结果与实际工作情况相符,说明运用模糊数学能更好地描述密封环耐磨性可靠度的变化.该方法亦可应用于其它机械摩擦磨损类零件的可靠性分析与计算.     

谐波传动对柔性机械臂动力学特性的影响

空间机械臂是在轨航天器重要维护工具,其动力学特性的优劣直接关系到航天任务的成败。现有空间机械臂多采用谐波传动作为减速机构,该减速机构对空间机械臂的动力学特性有较大影响。基于Euler-Bernoulli梁模型,结合谐波传动误差模型,建立了考虑臂杆柔性与谐波传动运动滞后的动力学方程,通过数值模拟分析了臂杆刚性、臂杆刚性与谐波滞后、臂杆柔性,以及臂杆柔性与谐波滞后等4种模型对应的空间机械臂动力学特性。仿真结果表明:与刚性空间机械臂相比,臂杆柔性使得输出的角度曲线包含明显高频成分,考虑谐波传动的柔性空间机械臂输出特性存在明显滞后。     

管道微机器人驱动器微小弹性啮合轮的传动力

为解决管道微机器人在微小空间内的交叉轴传动问题,研制了微小弹性啮合轮的传动机构．基于材料力学大变形理论,建立了微小弹性啮合轮传动机构的力学模型,推导了最大传动力的表达式,应用该表达式计算了所设计机构的最大传动力、在所研制的微小力测试实验台上进行了传动力测试实验．理论计算和实验结果表明,微小弹性啮合轮传动机构能够满足微机器人动力传递的需要．