双锥面齿自支撑轴系行波超声电机设计与有限元分析

针对传统的行波超声电机定转子接触面小、输出力矩小,需要轴承定位,存在润滑问题,设计了一种新型双锥面齿驱动的自支撑轴系行波超声电机。首先设计了双锥面齿超声电机的结构,并分析其运行机理,然后利用有限元软件对电机的定子进行模态分析、谐振分析和瞬态分析,不但精确地预测了电机的激励频率,得到定子的振动模态图,而且从理论上获得其振幅和阻抗随频率的变化规律,以及定子齿端上某点随时间变化的位移曲线及其椭圆运动轨迹。最后利用自行研制的电机样机进行了实验,该样机的最大堵转力矩是0.48 N.m,是与其相近尺寸的传统单面齿超声电机的1.7倍,样机的最大空载速度是86 r/min。     

贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机

为了有效提高贴片式环形行波超声电机的机械输出性能,利于超声电机的小型化和微型化,研制了一种贴片式纵弯复合激励圆筒超声电机,电机利用d33工作模式和d31工作模式,由单臂变幅杆和一个环形换能器构成,且变幅杆和换能器采用一体结构．在对电机的工作原理进行分析的基础上,利用ANSYS软件完成了电机的设计和仿真,实现了两个振动模态的特征频率简并,并采用多普勒激光测振仪对样机进行了振动测试,测试结果与仿真结果基本一致．样机的机械输出特性测试表明,样机的最大转速为268r／rain,最大输出力矩为1．1N·m．     

压电低频旋转驱动器的设计与实验

设计了一种压电驱动低频旋转驱动器,这种旋转驱动器是采用晶片型压电振子进行驱动,驱动器驱动频率低,输出功率大。首先对旋转驱动器的结构进行了结构设计与工作原理分析,然后建立旋转驱动器系统的动力学模型,对转子进行了受力分析,得出系统输出位移和固有频率表达式以及转子旋转需要的条件。根据理论分析制作了旋转驱动器样机,并对系统进行了测试,实验结果表明,该旋转驱动器的最佳工作频率为264 Hz,当驱动电压为200 V时,最大转速为17.8 r/min,输出扭矩最大为0.025 N·m。     

高速高效率的行波型锥面超声波电机

为了解决传统行波型超声波电机转速不高、效率低下且加工要求高的问题,提出一种新型锥面结构的行波型超声波电机.锥面电机采用锥面转子代替平面转子,定、转子之间的接触部分从上下平面过渡到内外侧锥面,并通过板簧实现接触面的偏心补偿.介绍适合锥面电机的定子结构,通过对定子内外侧锥角进行一系列的实验研究找到锥面超声波电机最适合的尺寸,采用ANSYS软件仿真发现,优化后的锥面定子最大振幅集中在定、转子接触部分,从而实现能量的高效传播.合理设计板簧尺寸,既补偿了定转子运行过程中出现的偏心现象,又在一定程度上大大简化了电机加工工序.研制直径为30 mm的行波型超声波电机样机,实验结果表明,该锥面超声波电机空载转速高达400 r/min,堵转力矩达到0.08 N·m.     

某商用车低转速时的顶棚NVH性能优化

针对某商用车发动机在低转速1 100 r/min~1 600 r/min下,车内存在较为严重的轰鸣声问题,应用Siemens公司的LMS Test.Lab软件对问题车进行相关NVH性能测试,结合工作经验和动力学知识,初步判定顶棚对此轰鸣声有一定的贡献.选用移动锤击法对顶棚进行模态测试,合理布置加强筋提高顶棚刚度,避开顶棚频率与发动机工作频率共振.优化后的试验数据表明:与原状态的顶棚相比,顶棚模态频率有了显著提高,除一阶频率外,其余振动频率后移16 Hz以上,轰鸣转速带从1 100 r/min~1 600 r/min缩短到了1 200 r/min~1 550 r/min,车内轰鸣声也得到了很好的改善,总体下降5 d B(A).     

双凸极构造的电磁液冷缓速器制动力矩的数值模拟

针对液力缓速器结构复杂、价格高的缺点,提出一种具有双凸极构造且定子内置水道的电磁液冷缓速器设计方案.建立制动系统模型,运用有限元法分析静态和瞬态缓速器内电磁场变化规律、制动特性及磁饱和程度.设计制作2000 N·m样机,通过实验测试,实验结果与有限元分析计算结果相差5%以下,得出在750 r/min时制动力矩达到稳定值,并且在转速1000 r/min、励磁电流为90 A时制动力矩可达到2030 N·m.     

U形直线超声电机结构设计

针对直线超声电机的小型化问题,提出一种新型U形直线超声电机,该电机由U形定子和导轨组成,压电陶瓷片采用粘贴的方式固定在定子上.研究了电机的激振方式与位置,设计并加工了直线超声电机样机和测试装置.将柔性铰链结构应用到直线超声电机夹持中.通过实验确定了电机的最佳工作频率、预压力.研究了输出力和空载速度随工作频率、预压力和电压的变化规律.实验表明,电机在电压值400 Vpp,预压力25N条件下,最大空载速度470 mm/s,最大输出力9N,定子质量25 g,推重比达36;柔性夹持能提高电机的模态一致性和效率,同时简化了电机结构.该研究为电机小型化发展奠定基础.     

自励式车桥缓速器制动性能

针对传统电涡流缓速器制动力矩热衰退严重,液力缓速器结构复杂、价格高以及拖挂车辆缓速器安装位置的特殊性,提出了一种自励式车桥电磁液冷缓速器.研究了自励式车桥缓速器的结构特点和工作原理,利用电磁学原理推导出缓速器气隙磁密和制动力矩的公式,建立制动系统和发电系统的数学分析模型,对制动系统的磁路和发电系统的性能进行分析.设计了2 000 N·m自励式车桥缓速器的三维模型,利用有限元法对其电磁场分布、制动力矩和发电特性等进行瞬态仿真分析,得出影响制动力矩和发电性能的相关因素.最后对自励式车桥缓速器样机进行台架试验,对缓速器样机制动特性和发电特性进行测试,并将测试结果与理论计算结果进行对比,得出测试结果与理论计算结果误差在6%以内;在车桥缓速器转速为1 000 r/min时,制动力矩达到2 000 N·m,工作20 min后,制动力矩为1 580 N·m,下降了20.8%,满足重型车辆的要求;在转速为1 000 r/min时,发电机负载电流达到90 A,满足供电需求,证明自励式车桥缓速器设计合理,满足车辆制动要求.     

双振子自走型直线超声电机的研究

设计了一种双振子自走型直线超声电机,电机的定子由2个同轴的对称布置的弯曲摇头型振子和中部带细颈的柔性振动块组成.2个振子的弯曲振动会激励出中间振动块的摇头振动,使驱动头上的质点产生椭圆运动轨迹,与导轨摩擦接触产生自走直线运动.测量得到定子上振动块的局部弯曲共振频率为20 792Hz,定子的弯曲共振频率约为40 420Hz.仿真发现,以振动块的局部弯曲共振模态作为工作模态能够得到更大的振幅.实验结果表明,在该模态频率下,电机可以提供较大的驱动速度,发热很少,较长时间工作仍旧稳定可靠,故被选作工作模态.在40 420Hz附近电机能够驱动,但是振子发热严重,不易稳定工作.当两相驱动信号的频率为20.8kHz、相位差为90°、驱动信号电压的峰峰值为138V时,电机的驱动速度达到598mm/s,电机的最大驱动力达到1.94N.     

高速卷绕机传动轴的振动分析及控制研究

以高速卷绕机传动轴作为研究对象,利用ANSYS Workbench系统对传动轴在无约束自由状态和约束状态下进行有限元模态仿真,得到传动轴模态频率和模态振型。采用自由实验模态分析结果对建立的模型进行验证,得到传动轴固有频率,发现其一阶固有频率为26.66Hz,与卡盘轴一阶临界转速为1 500r/min时的频率(25Hz)接近。为避免传动轴发生共振,通过优化传动轴结构修改其动力特性,将传动轴固有频率调整为41.33 Hz。研究结果为解决高速卷绕机动平衡问题、控制传动轴振动、提高传动性能提供了理论依据。     

Ultrasonic Evaluation of the Impact Damage of Polymer Bonded Explosives

The damage properties of polymer bonded explosives under dynamic loading were studied by using ultrasonic evaluation. Explosive samples were damaged by a low-velocity gas gun at different impact velocities. Ultrasonic examination was carried out with a pulse through-transmission method. Spectra analyses were carried outby using fast Fourier transform. Characteristic ultrasonic parameters, including ultrasonic velocities, attenuation coefficients, spectra area and master frequency, were obtained. The correlation between the impact damage and ultrasonic parameters was analyzed. A damage coefficient D was defined by considering a combination of ultrasonic velocity and amplitude. The results show that ultrasonic parameters can be used to quantitatively assess the damage extent in impacted plastic bonded explosives.     

基于Park矢量旋转滤波的感应电机复合故障检测

利用电压与电流基波频率相等,用单位电压Park矢量及其共轭对电流Park矢量进行旋转变换,从而将电流Park矢量的基波正序分量完全滤除而不影响其他的谐波分量.由于滤除了基波正序分量,在频谱图上,被基波正序分量掩盖的断条故障特征就显示出来了.由于去掉了基波的影响,也可以更清晰地突出偏心的故障特征.而且,旋转滤波不影响电流Park矢量中的负序分量,而电流基波的负序分量可以作为定子绕组故障的特征量.也就是说,通过对旋转滤波后的电流Park矢量的频谱进行分析,就可以对电机的定转子故障同时进行监测.实验结果表明,这是一种可行并且有效的电机故障实时监测方法.     

真空度和温度对超声马达特性的影响

超声马达是一种适合宇航需要的新型驱动器,但是,在非常态下的特性缺乏系统研究.为此,选择了两种工程塑料作为超声马达的转子摩擦材料,利用真空试验机和与其相配的超声马达模拟试验台,采用间断和连续试验两种方式,研究了真空度、温度和预紧力等参数对行波型超声马达驱动特性的影响,得出温度升高,马达转速降低;真空度增加,马达转速降低,堵转力矩增大的结论,并分析了非常态下超声马达驱动特性变化规律.证实了超声马达在真空和较高温度的特殊环境中也可以正常工作,为超声马达在宇航方面应用提供了参考.     

动车组风挡气密性测试系统的设计

介绍动车组风挡气密性测试的方法,并能准确检测出密封性能是否良好。通过亚当模块ADAM4017采集气压传感器,再通过RS-485总线送至研华工控机同时VB程序能自动完成控制指令,配合气动系统即能完成正、负压测试,由VB6.0软件进行系统界面和程序设计,显示实时气压数据和曲线。对测试结果的合格性与否做出判断准则。     

二自由度超声波电机位姿检测与控制

为了探索多自由度超声波电机在微型机器人等控制领域的应用,提出电机的位姿检测与控制方法.以基于三定子的二自由度球形超声波电机为研究对象,以定子角速度的极小范数为优化目标,结合角速度矢量合成原理和电机的相位差调速方式,建立电机的前馈模型;提出基于机械鼠标原理的位姿检测机构,反馈球转子的姿态量,并结合PID分段斜率比较的控制策略实现电机位姿控制.测试结果表明,电机闭环轨迹控制的误差率为13%,位姿检测与控制的效果较好,为二自由度球形超声波电机的推广打下扎实的基础.     

基于多岛遗传算法的自由曲面层合壳铺层优化

采用多岛遗传算法,以自振频率最大为优化目标,对自由曲面层合壳的铺层顺序进行优化研究。其中,自由曲面层合壳的几何形状通过非均匀有理B样条(NURBS)进行建模,结构有限元模型的创建和自振频率的计算通过ANSYS完成,多岛遗传算法通过软件Isight实现,并与ANSYS连接实现铺层顺序优化。最后,通过算例分别对正高斯、负高斯、正负高斯曲率自由曲面层合壳进行优化分析,获得了最优的铺层顺序。算例结果表明,提出的优化自由曲面层合壳铺层顺序方法是准确、有效的。     

基于VB的点焊质量超声检测软件设计

为了利用超声回波信号对点焊连接质量进行准确评价,应用VB 6．0作为平台开发了点焊连接质量超声检测与评价软件系统．该软件系统通过VB 6．0调用Tektronix公司提供的TekVISA ActiveX控件,实现了数字示波器中超声信号数据的传输和存储;基于点焊连接质量超声检测的基本原理,通过提取和计算信号的特征参量,对点焊的连接质量作出评价．通过实验验证了评价规则的正确性．     

超声振动辅助微镦粗仿真及试验研究

为改善材料塑性,降低微镦粗成形力,延长模具寿命,提高微镦粗成形质量,开展了超声振动辅助微镦粗研究.对紫铜超声振动辅助微墩粗进行建模仿真,研究超声参数对微墩粗成形力、试件变形的作用规律;搭建超声振动辅助微成形平台并进行试验,获取不同超声功率下紫铜微镦粗成形力曲线和成形件表面形貌、尺寸等参数.仿真结果表明:超声振动使微镦粗成形力降低,试件变形增大,且成形力降低量、试件变形增大量与超声振幅成正线性关系,与超声频率成非线性正相关.试验结果表明:超声功率越大,微镦粗成形力降低值越大;超声功率小于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越平整;超声功率大于1.5 kW,超声功率越大,成形件表面越粗糙;超声功率小于1.8 kW,超声功率越大,成形件鼓形越小,成形越均匀;超声功率达到1.8 kW后,成形件变形集中在两端,微镦粗成形严重不均匀.仿真和试验研究表明,超声振动可以降低微镦粗成形力,加速材料塑性变形,提高微镦粗成形效率,改善成形件表面形貌,减小微镦粗鼓形并提高微镦粗均匀性.     

智能钓鱼装置的触发弹射结构设计

为了躲避树枝或电线的障碍、提高钓鱼效率、增加钓鱼乐趣,研制了一款触发弹射智能钓鱼装置,该装置采用多级伸缩杆的方式,利用压缩弹簧触发后能量释放而自动弹射作用,实现多级伸缩杆联动快速推出。装置前端自动浮漂集成了微摄像头,旋转台转动自动采集水下捕捉状态,通过显示屏为用户提供信息,图像信息经控制器处理,控制旋转台转动、放线、收钓电机,实现智能钓鱼。文中对鱼竿伸缩机构进行了理论计算和实验论证,通过对伸缩鱼竿的速度仿真,达到了鱼竿在1780毫米范围内钓鱼装置的效果。     

水泵的水轮机特性及其应用

本文论述了水泵的水轮机特性,分析了泵特性与水轮机特性的关系,研究了不同比转速水泵的水轮机特性的特点,提出了用水泵作水轮机进行能量回收和水力发电的选型及其设计参数的计算方法。本文提出的理论分析方法,对于正转抽水、逆转发电的多功能泵站及抽水蓄能电站的机组选型亦有一定的意义。