全柔性微位移放大机构性能与参数关系

基于长柔性杆设计了一种新的微位移放大机构结构形式,根据推导出的力-位移关系及放大比关系分析了机构主要性能与机构参数的关系.通过一组实例的理论计算与有限元仿真,分析得到该机构主要结构参数对机构性能的不同影响效果.     

基于整体式隔磁套电磁铁位移-力特性研究

为了减小尺寸,设计了新型整体式隔磁套的直流电磁铁,采用非导磁的不锈钢材料制作隔磁套兼线圈骨架,减少漏磁并简化结构.建立新型整体式隔磁套直流电磁铁磁场的数学模型,利用Ansoft 仿真软件研究了其位移-力特性曲线,探讨了衔铁凸台结构参数对位移-力特性的影响.在额定功率8 W的情况下,得到轴向工作气隙1.2 mm,额定初始吸力30 N的位移-力特性.在此基础上,通过实验验证了新型直流电磁铁位移-力特性的仿真分析结果.     

一种微位移柔顺放大机构的优化设计

基于柔性梁的动刚度矩阵以及矩阵位移法建立了一种微位移柔顺放大机构的伪静态参数化模型.该模型可以对新机构进行快速化运动预测和参数化运动分析，并且可以得到位移放大率的解析模型.通过模拟退火算法优化结构的尺寸与形状得到了一种新的机构，它的放大率相比于原始构型增加了9%且固有频率为409Hz，与有限元结果对比相对误差小于2%，验证了模型的准确性.分析了在负载与输入位移共同作用下新机构的放大率变化规律以及结构关键节点处的加工误差对输出位移的影响.结果表明，模型顶点与输出端的X方向加工误差对输出位移的影响最大.     

车削过程的三维有限元数值模拟

根据三维有限元法,提出车削过程弹塑性大变形的热-力耦合模型,并模拟了超细晶WC硬质合金车刀对AISI-1045碳钢的车削.车削工艺参数为:前角-5°、车削速度1×103mm/s、车削深度1.0mm、车削宽度3.0mm、进给量0.5mm/s.通过车削温度场与应力场的三维有限元模拟,分别得到刀-屑接触区最高温度、车削力与进给力相对车削位移的变化规律.由模拟结果发现,通过改善车刀结构,刀-屑接触区平均温度峰值由430℃下降为365℃;车削力平均值由1500N降至1400N.结果表明,三维有限元模拟可有效地仿真实际车削工艺环境,为优化车削工艺提供参考.     

多层LEMs性能与结构参数的关系

建立一多层LEMs柔顺机构的一般伪刚体模型.基于LET铰链等效弹簧刚度模型,推导出LEMs输入载荷和输出角位移的一般理论计算公式.分析了影响机构角位移输出的主要结构参数,以及相同载荷下这些参数对角位移输出的影响趋势.根据分析结果,对机构实例的结构尺寸参数设计了一组初始值.通过实例的理论计算与有限元仿真,分析得到机构的LET外铰链扭转片段长度和宽度尺寸变化对角位移和误差的不同影响效果.     

基于桥式放大机构的薄膜致动器设计

提出了一种基于桥式放大机构的柔性薄膜致动器设计.该设计采用桥式放大机构提高致动器位移输出特性,利用并联耦合连杆机构降低输出漂移.采用理想模型和弹性梁理论,对薄膜致动器的运动学特性与形变位移模型建模,深入探究机构位移放大比和输出漂移误差.中心旋转对称式的机构拓扑构型,降低热变产生的寄生位移.通过ANSYS有限元模拟以及样机实验,验证致动器机构设计和位移放大比.采用MEMS工艺设计的样机,最大输出位移为50μm,位移放大比为23.设计参数满足约束要求时,机构输出位移大小只与并联输入位移的均值相关,径向位移不会因输入位移大小的差异产生.     

板梁组合结构有限元分析的未确知因子法

为了克服随机方法对于小样本难以处理的缺陷.文中充分利用客观的不确定性信息,构建了物理参数和载荷同时具有未确知性的空间板梁组合结构有限元分析模型,并提出了基于未确知因子法的板梁组合结构分析方法;利用未确知因子的数学表述和未确知有理数的运算规则,推导出板梁组合结构位移响应和单元应力响应的计算表达式.得出结构位移和应力响应取某值的可信度与各参数取值可信度的趋势是一致的结论.在缺乏足够数据或者信息不完整的情况下,用未确知信息表述结构模型参数的不确定性,比用成熟的随机方法具有更高的可信度且方法简易可行.算例给出了未确知性结构的响应可能值及其可信度的计算结果.表明该方法的可行性和有效性.     

空间关节弹性球形制动器结构优化设计

为解决机器人手腕空间多方向制动问题,研究了一种气动弹性球形制动器.该制动器为常闭式结构,主要由球座、内弹性半球和气动柔性轴向驱动器等组成.根据设计要求,采用有限元方法确定球座与内弹性半球的合理过盈量.结果显示:当安全系数取1.3,球座与内弹性半球的合理过盈量为0.12 mm时,能够确保3 N·m的扭矩;采用正交法有限元仿真计算,分析了内弹性半球拉耳位置、开槽深度和拉力大小3个因素对球形制动器制动效果的影响.结果表明:最大位移随开槽深度的加大而提高,位移分离比随拉耳位置距离的增加而减小.最优的参数组合是拉耳位置距离10 mm,拉力15 N,开槽深度25 mm,此时球形制动器制动效果最佳.     

适用于快速保护电器的涡流斥力机构多目标优化设计

针对新型电力系统建设中对快速保护电器分断快速性的高性能要求，提出一种基于多目标多参数综合优化的快速保护电器涡流斥力机构.在涡流斥力机构工作机理分析的基础上，采用Maxwell进行机构有限元仿真，分析影响机构运动特性的关键设计参数.在现有ABB-A95(AC3)型产品基础上，沿用96 A/380 V规格的双断点触头系统，结合触头运动平均速度快与分闸末速度小的综合目标，通过NSGA-Ⅱ多目标优化算法实现涡流斥力机构的最优结构参数求解.经仿真分析与样机实验，所设计的涡流斥力机构具有较好的保护分闸运动特性，可在分闸触发2.85 ms内实现20 mm满行程快速运动，最大速度7.95 m·s^-1,末速度7.46 m·s^-1.相较于ABB-A95(AC3)分闸时间减少约15 ms,并实现快速保护电器样机50 kA短路电流可靠分断.     

百万伏断路器传动机构有限元建模与分析

针对百万伏断路器工作特性试验成本高、部分试验参数难以获取的问题,在考虑结构柔性的情况下,建立含铰间间隙的传动机构非线性动力学模型,对动触头分、合闸输出位移及速度特性进行仿真分析,探讨动触头径向位移特性及拐臂轴套挤压变形产生机理.结合试验测试动触头位移及速度特性,验证了仿真模型的准确性,为传动机构性能优化提供依据.     

增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明：增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。     

荧光光谱滴定法研究对-[(对羧基)-苯偶氮基]杯[4]芳烃对甲萘威的包结作用

采用荧光光谱法研究了在DMSO中,对-[(对羧基)-苯偶氮基]杯[4]芳烃与甲萘威的相互作用.CBC4A对甲萘威的荧光猝灭作用表明了CBC4A与甲萘威之间可能形成了1:1的包结物.计算了包结常数,根据不同温度下的包结常数,计算了热力学常数△H和△S,并由此证明包结反应是焓变驱动的过程,基于分子模拟图讨论了二者的包结模式.     

基于实测响应反推标定非接触磁场激振器激振力

为了拓宽非接触磁场激振器的使用范围,急需对该激振器作用在结构件上激振力的大小进行标定.以悬臂梁试件为例,提出一种基于实测结构件响应以及采用优化技术来标定非接触磁场激振器激振力的方法.首先,给出了非接触磁场激振力的标定原理及方法,即通过迭代计算最小化实测与有限元分析获得的悬臂梁振动响应偏差来反推确定激振力幅.然后,简要描述基于ANSYS软件创建悬臂梁有限元模型及求解振动响应的方法.接着,给出了利用ANSYS软件的优化模块来实现相关激振力幅反推标定的迭代求解过程.最后,针对一款非接触磁场激振器,利用所描述的方法对该激振器激振力幅进行了标定,获得了相关标定曲线以及电压与激振力幅之间的函数关系,展示了所提出方法的有效性.     

航空电连接器接触性能评估与参数灵敏度分析

针对航空航天设备中的重要零件——圆柱式开双槽电连接器建立了接触计算模型,推导了接触件间的摩擦力与插针插入量之间的数学关系.运用SOLIDWORKS 软件实现了38999系列22^#通用接触件参数化建模,利用ABAQUS有限元分析软件进行了接触性能仿真分析,得到了以插拔力为考核指标的插孔端部的最佳收口量为0.66mm.又对插孔结构进行了参数灵敏度分析,利用模糊综合评价法确定了插孔结构的最优参数,即插孔簧片长度为3mm、开槽宽度为0.43mm和插孔端部收口量为0.67mm,此时接触件的接触性能最佳.     

单轴转向架跨座式单轨车辆悬挂系统参数优化分析

为了改善单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能,对单轴转向架跨座式单轨车辆的结构及运行机理进行分析;运用SIMPACK动力学仿真软件,建立单轴式单轨车辆动力学仿真模型;然后,通过Isight多目标优化软件对单轴式单轨车辆悬挂系统参数进行灵敏度分析,得到车辆过弯时对导向力矩和走行轮侧偏力影响较大的参数;最后,以导向力矩与走行轮侧偏力为目标,采用改进型遗传算法进行多目标优化研究.结果表明:优化后单轴式单轨车辆的导向力矩比优化前减少了3.67%,走行轮侧偏力比优化前减少了6.30%,在一定程度上改善了单轴转向架跨座式单轨车辆的曲线通过性能.     

碳纤维复合材料小孔钻削工艺参数优化

采用硬质合金麻花钻进行了碳纤维增强树脂基复合材料直径3 mm小孔的钻削试验,研究了工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响规律.首先,通过钻削试验,测得了不同工艺参数下的钻削力,回归分析得到了钻削轴向力和扭矩与转速和进给速度之间的关系式.然后,通过刀具磨损试验,获得了后刀面磨损量随制孔个数的变化曲线;对孔出口毛刺损伤进行测量统计和分析拟合,得到了毛刺面积与钻削扭矩间的关系式.最后,以材料去除率最大为优化目标,以钻削后无分层且毛刺损伤满足要求为约束条件,建立了工艺参数优化模型,获得了最优转速和进给速度.     

部分斜拉桥混凝土脊骨梁受力机理与结构优化

长山大桥为主跨260m的双索面预应力混凝土部分斜拉桥,跨度为同类型桥梁之最.为保证双索面布置的主梁受力可靠,基于索梁传力机理提出了一种具有稳定三角边箱室的主梁结构形式——脊骨梁,并优化分析确定了多向混合预应力配束尤其是主梁下缘"弓形"预应力束的布置方案,以及在三角边箱室设置加劲肋以替代横隔板的横向传力构造.通过建立全桥有限元模型进行数值模拟分析计算,结果表明,在最不利状态下全桥应力、挠度远低于规范限值,剪力滞现象得到明显改善,横向受力更为均匀、合理.     

二过碲硫酸合铜(Ⅲ)配离子氧化1,2-丙二醇的反应动力学及机理

在碱性介质中用分光光度法研究了二过碲酸合铜（Ⅲ）配离子（DTC）于25～40℃区间氧化1,2-丙二醇（Pr－diol）的反应动力学。结果表明,反应对DTC为一级,对Pr－diol的表现反应级数是1．1级。准一级速率常数kobs随[OH－]增大而增大,随[TeO42-］ex(外加的TeO42-离子浓度）的增加而减小,并且有负盐效应。在氮气保护下,反应能引发丙烯腈聚合。提出了含有自由基过程的反应机理,据此导出的速率方程圆满地解释了全部实验事实,并计算出速控步骤的速率常数及相应的活化参数。     

传动角最优的曲柄滑块机构多变量优化设计

在给定的设计要求范围内,希望设计出的机构具有最优的有效力传动性能.通过对曲柄滑块机构的几何关系和工作行程传动角的分析,确定了曲柄滑块机构的设计变量和工作行程最小传动角公式,建立了以工作行程最小传动角最大为目标的多维变量非线性优化数学模型,并给出算例,通过对比计算验证了提出的传动角最优的曲柄滑块机构多维变量优化设计方法.在行程速比系数、滑块行程和偏距等没有精确要求的情况下,为提高曲柄滑块机构有效的力传动性能,提供了一种实用的方法.     

双线圈涡流斥力快速操动机构的参数匹配与优化设计

针对低压系统网络结构复杂度与用户负荷容量的持续增加,对保护与控制电器操动机构的设计提出更高要求的问题,提出一种基于粒子群多参数综合优化算法的电器快速动作机构优化设计方案.采用双线圈涡流斥力机构代替现有低压交流接触器的电磁操动机构,实现低压开关电器的快速可靠分/合闸动作,使低压集成电器的控制与保护一体化.在双线圈涡流斥力...