装载机铲斗的仿生设计及有限元分析

以装载机铲斗为研究对象,在对铲斗结构进行简化的基础上,借助田鼠爪趾弯曲轮廓形状的测定结果,设计了一种仿生装载机铲斗.通过有限元分析,研究了铲斗在铲装土壤的仿真过程中对土壤的扰动情况,即土壤单元在水平方向的位移和在垂直方向的位移,结果表明所设计的仿生装载机铲斗具有一定的减阻效果,从仿生学的角度为装载机铲斗的高效节能改进设计作了有益的探索.     

基于弯矩等效的装载机外载荷当量与载荷谱编制

为了编制装载机工作装置载荷谱进行结构疲劳性能研究,提出了一种基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量方法,将装载机铲装物料时所受外载荷简化为一个作用在铲斗上的集中载荷并进行载荷谱编制。以动臂前后两端铰点连线为基准构建动臂局部坐标系,将铲斗铰点实测载荷转化为局部坐标系下动臂铰点载荷,研究铲掘姿态下动臂截面弯矩和装载机外载荷的同步对应关系,确定了外载荷作用点位置和作用方向,利用动臂最大弯矩截面的弯矩等效建立了装载机外载荷的当量数学模型。由实测的铲斗铰点载荷时间历程和装载机外载荷当量模型得到ZL50G装载机当量外载荷的时间历程,采用雨流计数得到典型作业介质下当量外载荷均值、幅值、频次的统计特性,编制多工况合成的工作装置疲劳试验程序载荷谱。结果表明:基于动臂截面弯矩等效方法能够获取固定姿态下装载机当量外载荷作用位置和作用方向;利用动臂最大弯矩截面的弯矩得到当量载荷时间历程,且在当量载荷与实测载荷下动臂截面弯矩变化规律和大小保持一致;当量载荷均值服从正态分布、幅值服从三参数威布尔分布,利用雨流计数和参数外推法编制的适用于工作装置疲劳试验的变均值加速加载程序载荷谱,缩短了疲劳台架试验的加载时间。提出的基于动臂截面弯矩等效的装载机外载荷当量模型以及载荷谱编制方法,可为装载机工作装置疲劳寿命评估和台架试验规范的制定提供依据。     

铲斗装载机鼓轮曲面的特性研究

正位鼓轮曲面的形状对矿用铲斗式装载机的工作性能、生产率和使用寿命都有直接的影响。通过对六种不同的鼓轮曲面所进行的模拟分析，得出了相应的铲斗提升过程的运动参数及其变化情况，在此基础上，研究了各种鼓轮曲面的特征。分析表明：鼓轮曲面的空间曲线为直线形的方案是比较合理的。     

带形状调整参数的二次B样条曲线(Ⅰ)

带形状调整参数的B样条曲线的构造已成为计算机辅助几何设计中的热点问题.为了提高曲线调整的自由度,构造了带形状调整参数的控制顶点变换矩阵,生成一组与原有控制顶点相关的新的控制顶点,可建立一种带形状调整参数的二次B样条曲线;研究曲线端点处参数变化对曲线形状的影响.     

基于电子技术的装载机铲斗设计

当前工程机械的先进技术大部分集中在操纵和控制上,要解决控制问题必须引入具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术。本文主要研究基于电子技术的装载机铲斗设计,使装载机的操作更为简单。电控装载机铲斗采用电液比例控制系统来控制装载机的转斗油缸,通过动臂转角和铲斗相对动臂转角的反馈来自动控制铲斗的角度,实现自动平移。选用复合形法编写优化程序,结合装载机工作装置的数学模型对工作装置进行优化设计,而且基于电控的优化能获得更大的传力比。     

全断面隧道掘进机刀盘刮碴铲斗结构对出碴性能的影响

针对现有全断面隧道掘进机(TBM)刀盘出碴模拟研究所存在的岩碴级配和形状参数考虑不全面、刮碴铲斗结构影响规律揭示不明晰的问题,采用颗粒离散元方法构建考虑了岩碴级配和形状的刀盘落碴、铲碴、溜碴过程的数值模型,并进行缩比出碴试验验证了数值模型的可靠性。进行数值模拟研究了刀盘有无滚刀、铲斗结构形式、铲斗高度、铲斗宽度等因素对以平均出碴速度和出碴率为评价指标的刀盘出碴性能的影响规律。仿真结果表明:滚刀群对出碴过程影响可以忽略不计;三角截面式是较为合理的铲斗结构形式;铲斗高度的建议取值为滚刀高度减去30～50mm;铲斗宽度的建议取值为出碴口宽度的50%。该模型为TBM刀盘出碴性能研究提供了有效手段,为TBM刀盘出碴结构的设计提供了理论依据。     

T形钢管混凝土压弯构件强度承载性能

采用普通T形钢管混凝土柱的核心混凝土等效单轴本构关系,利用纤维模型程序分析了不同参数对T形钢管混凝土单向压弯、双向压弯柱截面强度的影响,参数包括钢材屈服强度、混凝土抗压强度、管壁宽厚比、截面肢宽厚比、加载角度和轴压比等.研究表明:混凝土工作承担系数和加载角度对归一化的轴力与弯矩相关曲线的形状有重要影响;截面肢宽厚比和轴压比对归一化的双弯矩相关曲线的形状有重要影响.基于截面全塑性假设和大量数值结果回归分析,提出了T形钢管混凝土柱纯弯、单向压弯和双向压弯截面强度承载力的简化计算方法,简化方法计算结果与纤维模型分析结果吻合良好,简化方法可为工程设计提供参考.     

基于灵敏度分析的井架结构模型修正方法研究

从井架结构模态参数对物理参数变化的灵敏度出发,探讨了井架结构的模型修正问题.以设计参数型模型修正方法为基础,对井架结构杆件的材料、截面形状和几何尺寸等参数进行直接修正.确定优化模型的目标函数及约束变量,利用一阶优化算法对结构参数进行了优化和状态评估.通过实验室简易井架模型的分析验证了此方法的可行性.该方法为复杂井架结构的损伤识别和状态评估提供了一个新思路.修正算法的优化方法采用ANSYS一阶优化方法,敏感性分析和模型修正完全基于ANSYS软件进行,适合于实际工程的应用.     

汽车零件磨损渐变可靠性分析

为研究车辆零件在磨损作用影响下的可靠性问题,将零件结构尺寸最大磨损量考虑到渐变可靠性模型中,得到随时间变化的可靠性状态方程的数学模型,并利用二阶矩和随机摄动法得出动态可靠性指标,进而获得零部件的渐变可靠性及灵敏度的定量分析结果.通过算例与蒙特卡洛相结合验证了该方法的有效性,拟合得到了零部件磨损渐变可靠性分布规律曲线和灵敏度曲线,很好地反映了零部件几何尺寸在磨损状态下危险截面的可靠性变化情况,为车辆零件的磨损渐变可靠性研究提供了理论参考.     

矿用铲斗装载机正位鼓轮的模拟研究

正位鼓轮是矿用装载机铲斗回中机构的核心部件，其直径和回转的角速度对工作性能有直接的影响，通过建立鼓轮曲面的数学模型，利用计算机数值模拟的方法，分析研究了展开线为直线的空间螺旋线的正位鼓轮的特性，为定量地比较和评价装载机的装载性能、改进其结构与参数提供了理论方法和有效手段。     

新型岩巷连续排矸组合系统在邢东矿的应用

通过分析岩巷掘进施工的排矸系统,构建了新型岩巷连续排矸组合系统,即"履带挖斗装载机+皮带机+水平矸石仓+耙斗装载机+矿车"。迎头出矸采用移动式挖斗装载机,实现迎头快速扒、装矸;后路运输采用水平矸石仓配合矿车,实现了迎头施工和后路运输的平行作业。通过对比分析邢东矿-760皮带大巷和轨道大巷,发现新型岩巷连续排矸系统大大提高了出矸效率,解决了制约巷道掘进速度的排矸问题;总结了该新型出矸系统的适用条件。     

装载机工作机构的多体系统动力学分析

采用基于Kane方程的Huston方法。首次推导出装载机工作机构的多体系统动力学方程。采用编制的通用多体系统动力学分析软件MBDA，对一实际产品的装载机工作机构进行了解算，提出了新的设计方法和观点。对于装载机工作机构的动态载机工作机构了动态设计发重要价值。lHustonRL刘又午著。多体系统动力学，天津：天津大学出版社，19872李杨民，刘又午，铰接式车辆转向机构的多刚体系统运动学分析与优化设计。汽车工程，1993（3）：129－1363李扬民，吴洪涛，刘又午，液压挖掘机铲斗机构的多体系统运动学分析，建筑机械，1993（2）：13～174李杨民。多体系统理论和方法及其在工程机械与机器人动力学多还辩识中的应用：（博士论文）．天津：天津大学，1993     

基于虚拟样机的铲斗式装载机卷筒动力学研究

应用虚拟样机技术对卷筒的动力学特性进行研究.利用Pro/Engineer对卷筒创建模型,然后将模型转换到ADAMS中,进行受力和加速度分析.通过建立的虚拟样机,了解了各个时刻动力学参数的变化,得出了受力最大值与角加速度最大值对应的时刻,为改进卷筒曲面形状,改善铲斗提升过程的动力学特性奠定了基础.     

螺旋装煤机式水平煤仓输出煤量的影响因素分析

在螺旋装煤机式水平煤仓模型实验台上，通过正交实验，确定牵引速度υq，滚筒转速n，煤的断面形状S三因素对煤仓输出煤量的影响程度和三者之间的最佳匹配关系。     

软黏土中桶形基础的上限法极限分析模型及其计算

桶形基础作为近海工程一种新型结构形式，其结构与地基土体间复杂的相互作用使得此类结构的承载机理与破坏形态一直未有明确的界定，根据饱和软黏土中桶形基础的工作特点确立了其在侧向荷载作用下的一种新的三维组合破坏模式，基于塑性极限分析理论的上限法建立了受侧向荷载作用的、饱和软黏土中桶形基础的极限分析模型，运用非线性数学规划的Nelder-Mead改进单纯形法，并结合遗传算法对相关参数进行寻优，求得上述破坏机制的最危险模式及侧向荷载的最小上限解．根据桶形基础在不同插入深度时的承载机理及受力机制，将桶形基础结构划分为3种受力模式，即相对埋深小于0．52时的浅插式、相对埋深大于1．2时的深插式与介于两者之间的过渡模式，为结构整体稳定性分析计算提供了理论依据．此外，模型试验及工程实例的分析进一步证明了上述分析方法的可行性和有效性．     

基于悬链线理论对系泊系统的优化设计

针对系泊系统设计,对不同海况条件下锚链、钢桶及钢管和浮标进行受力分析,综合使用经典力学、悬链线理论等方法,分别建立系泊系统受力、重物球质量迭代等模型,利用MATLAB编程,得出不同海况下钢桶和各节钢管的倾角、浮标的吃水深度及游动区域、锚链的形状及约束条件下的重物球的质量等结果。     

威远江水电站溢洪道挑流鼻坎数值模拟优化研究

针对威远江水电站岸边式溢洪道挑流消能存在的问题,采用RNGk~ε双方程模型模拟湍流,利用流体体积分数法(VOF)确定自由水面线,采用非结构网格与自适应局部网格加密的方法,成功地对溢洪道挑流鼻坎挑流进行了三维紊流数值模拟,并利用数值模拟方法对挑流鼻坎的修改方案进行了研究,并经过计算提出了较优方案,并经试验验证得到较好的效果,为威远江水电站设计与优化提供了可靠的设计依据.     

窄缝挑坎底板压力分布的数值分析

通过对乍缝批坎收缩段水力特性的分析，提出了底板压力分布的二维数学模型。计算结果表明，本文数值分析方法能够反映窄缝挑坎收缩段的水力特性，底板压力分布与模型试验结果比较吻合。     

螺旋桨空化初生的判定和空化斗的数值分析

摘要：
为了实现空化多相流模拟在螺旋桨空化初生和空化斗预报中的应用,采用改进Sauer空化模型和修正剪切应力输运(SST)湍流模型,对NSRDC4381桨的叶背和叶面片空化初生、梢涡空化初生和空化斗底线特征进行了模拟、校验和分析,提出了“当σ>σi时,叶梢截面压力系数分布不再改变”的空化初生判定准则,并分析了其适用范围. 同时,将空化斗由传统的三区细分为五区,以更准确地描述不同工况点的桨叶空化状态. 结果表明,在设计和非设计进速系数下,预报桨叶叶背和叶面不同叶截面的初生空化数均与实验值吻合较好;模拟梢涡空化初生再现了局部梢涡空化和导边梢涡空化同时存在的现象,证明了分别用叶背07 R截面和叶面04 R截面的片空化初生曲线来表征叶背和叶面可视梢涡空化初生的合理性. 空化初生判定准则适用于空化斗底线上方的叶背和叶面片空化区. 将空化斗底线下方区域进一步细分为叶背03 R至叶梢的片空化区以及叶背与叶面同时片空化区,以更好地在工程中应用空化斗来描述桨叶空化形态和求取空化航态的航速.     

抓斗式棉花装载机的设计

目前,棉花在收获后的装车以及棉花加工厂籽棉的转运过程中没有合适的装载机械。针对这一状况,结合吊装机械和码头散货抓斗的工作原理,设计了用于装载棉花的抓斗式装载设备,介绍了整机结构方案以及各部件的设计和参数选择;该机具采用电力驱动,取物装置参考用于码头抓取散货的电动抓斗,一次可抓取400kg籽棉,符合当前棉花运输及加工中的实际需要。