硬质合金麻花钻的剪切增稠抛光试验研究

针对硬质合金钻削刀具曲面加工效率低的问题,提出了用剪切增稠抛光（Shear Thickening Polishing, STP）方法实现硬质合金钻削刀具的复杂双螺旋曲面的低成本、高效率整体高质量抛光加工. 配制具备剪切增稠特性的非牛顿抛光流体,使用MCR302旋转流变仪测试其流变特性. 基于剪切增稠抛光液的流变特性,对硬质合金麻花钻的刃背、刃带和螺旋槽曲面进行整体抛光. 采用控制变量法分析抛光槽转速和工件转速对硬质合金麻花钻表面粗糙度与材料去除率的影响规律. 试验结果表明,加工后的麻花钻整体表面粗糙度随抛光槽转速的增大先减小再增大,在抛光槽转速为90 r/min时,加工效果最好. 随着工件转速的增加,其整体表面粗糙度先减小后基本不变或略有增加,在工件转速为3 500 r/min时,加工效果最好. 麻花钻材料去除率与抛光槽转速及工件转速呈正相关. 在较优加工参数抛光槽转速90 r/min、工件转速3 500 r/min下,麻花钻经STP 60 min后,其刃背、刃带和螺旋槽表面粗糙度分别从原始的310 nm、450 nm、270 nm降低至10 nm、243 nm、15 nm,刃背和螺旋槽磨削痕迹几乎消失,螺旋槽刃口处缺陷明显减少.     

基于电流反馈模糊控制算法的光伏模拟器研究

设计与研究了一种基于BUCK直流变换器和电流反馈模糊控制算法的光伏电池阵列模拟器.该模拟器实时采集BUCK变换器输出电压并代入光伏电池工程数学模型,计算出电池电流作为模糊控制器的输入参考电流.该参考电流与BUCK变换器输出电流的差值及差值变化量作为模糊控制器的2个输入.模糊控制器通过模糊算法计算BUCK功率开关的导通占空比,使BUCK变换器的输出电压和电流准确对应于光伏电池V-I特性曲线的期望工作点,实现光伏特性模拟.模糊控制器使用三角形模糊隶属度函数,输入与输出变量的论域规范为[-3,3],模糊规则49条.Matlab/Simulink仿真模型与试验系统的实验结果表明,模糊控制模拟器不仅能准确模拟光伏电池的静态输出特性,还能快速跟踪工作点变化或外部环境变化的光伏电池特性,超调量小于3.5%,稳态误差小于3.6%,纹波系数小于3%,跟踪时间约为0.3s,能够为光伏发电系统的研究与开发提供优良的光伏阵列实验设备.     

质量时变系统的动载荷识别

研究质量时变系统的动态载荷识别技术,引入广义模态概念,在初瞬时的模态空间中利用模态叠加法得到部分解耦的动力学方程,结合考虑质量变化效应的虚拟变形法和Duhamel积分,构建反演动态力的2种分析途径.一种是基于加速度反演的连锁递推格式,另一种是基于位移和加速度反演的正则化求解格式.分析2个动载荷作用下的变质量多自由度系统,利用Euler中点辛差分方法求得系统的响应,将其叠加随机噪声以模拟测点响应,然后,应用2种模态力反求格式反演动载荷.研究结果表明,连锁递推格式计算效率高,但对加速度测量噪声敏感;正则化求解格式的稳健性较高.     

高速列车转向架结冰特性风洞实验研究

风雪严寒环境导致转向架区域冰雪大量堆积,严重威胁高速列车行驶安全.为分析风雪严寒天气下转向架的结冰特性,采用包含简化车体和动力转向架的缩比模型,在中南大学轨道车辆积雪结冰风洞开展了高速列车转向架结冰实验研究.采用喷水系统模拟制动夹钳周围融水产生的喷水现象,以再现轮对甩水致转向架结冰过程.研究转向架区域动态结冰过程和整体结冰分布特性、各关键区域的结冰质量占比权重以及转向架结冰速率模型.研究结果表明：轮对甩出的水滴受紊乱流场作用扩散至转向架各个区域,在低温下结冰并随时间迅速发展,直至整个转向架区域被冰层覆盖;对于转向架舱,其后端板结冰严重,结冰质量占转向架舱结冰总质量的28%;对于转向架,构架和制动夹钳区域结冰分布最多,分别占转向架结冰总质量的34%和22%,空气弹簧、横梁和纵梁结冰分布较少,转向架呈现出底部结冰量大、结冰形状复杂的特性.随着结冰时间增加,各区域结冰速率不同,转向架舱、转向架的结冰总质量与结冰时间呈一次函数关系.研究获得的转向架结冰特性和结冰速率模型,可对一定运行时间内转向架结冰质量快速预测提供参考依据,对风雪环境下高速列车安全运行和转向架防除冰具有重要指导意义.     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

Al/SiCp复合材料铣削加工损伤形貌与分析

利用硬质合金涂层刀具开展了SiC颗粒(体积含量15%、平均粒径14 μm)增强铝基复合材料(简称Al/SiCp复合材料)的铣削加工试验, 并采用扫描电镜(SEM)对加工表面损伤与刀具刃口形貌进行显微观察与分析, 利用表面轮廓仪对加工表面粗糙度进行测量.经分析发现,当切削深度与进给量较小时,加工表面完整性较好,随着切削深度与进给量的增加,加工表面出现了周期性的裂纹损伤,并从金属切削原理与复合材料位错理论对加工损伤机理进行了探讨.     

双“8”字无碳小车RSSR机构优化设计

基于RSSR机构的无碳小车的轨迹调节缺乏数据参考使得轨迹调节困难的问题,本文在对无碳小车结构方案分析的基础上,采用优化设计方法,提出了一种轨迹高重合度的无碳小车设计方法.首先,基于无碳小车结构方案,建立了小车四杆机构中杆长参数间的函数关系;其次,根据无碳小车运行轨迹的仿真结果,提出了一种轨迹重合度的评价方法;然后,以轨迹重合度最优为目标,以RSSR机构中曲柄、连杆和摇杆的长度为变量,建立了小车运行轨迹的优化模型;最后,利用等分区间法获得了曲柄、连杆和摇杆等参数值的最优组合解,并对优化前后小车运行轨迹进行对比分析,发现优化后的运行轨迹重合度明显优于优化前的运行轨迹.本文建立的轨迹高重合度的无碳小车设计方法对无碳小车的设计具有工程指导意义.     

混合动力客车并行式再生制动策略优化及仿真

针对国内某大型客车公司的ISG(起动/发电一体机)单轴并联双离合器混合动力客车的并行式再生制动系统,以充电系统(电机和电池)的充电效率为最优化目标设计一套再生制动控制策略,调整原车的摩擦制动配比并利用自适应模糊PID算法优化再生制动力参与后的前后轮制动力配比,使之接近理想曲线Ⅰ以获取最大的地面附着利用率.通过Simulink和Cruise的联合仿真模型对策略进行模型仿真,并使用DSPACE公司的Autobox系统与客车搭建成RCP快速原型在环仿真平台.研究结果表明:优化的再生制动策略在该混合动力客车上的使用优化了客车的制动效果,并取得了30％左右的制动能回收率.     

动力锂离子电池充电过程热模拟及影响因素灰色关联分析

针对不同充电工况,建立动力锂离子电池充电过程三维热模型,并对不同对流传热系数、辐射系数、环境温度和充电电流等影响因素下动力锂离子电池充电过程产热和散热机理进行模拟.研究结果表明:动力锂离子电池内部升温速率在充电电流增大到某值前基本不变,随后将随充电电流增大而增大;环境温度越高,充电完毕后动力锂离子电池内部温度越高;强制换热时,辐射系数的变化对电池内部温度影响不大,而自然对流换热时,热辐射对内部温度影响明显;充电电流关联度(0.792 53)＞环境温度关联度(0.658 04)＞对流换热系数关联度(0.633 88)＞热辐射系数关联度(0.511 03).     

CVT锥轮推力平衡模型及影响因素研究

为提高无级变速器速比控制的精度与稳定性,研究了主从锥轮推力的关系及其影响因素.采用理论分析与试验验证相结合的方法,建立了主从锥轮推力比的数学模型,通过台架试验验证了模型的正确性,并且,通过台架试验研究了速比、转矩比、输入转矩与主动轮转速平衡推力比的影响.结果表明,平衡推力比与主从锥轮工作包角的比值成比例关系;推力比与速比呈单调递减的关系;同一速比下,输入转矩越大,推力比越大;推力比随转矩比的增大而线性增大,针对同一转矩比,最大转矩值越大,推力比就越小;主动轮转速对推力比的影响可以忽略.本文研究了推力比的平衡机理,为速比的精确控制提供了理论与试验依据.