某型鱼雷发动机的凸轮强度研究

以TP2000型鱼雷凸轮发动机为研究对象,根据该型发动机的工作原理和结构特点,推导出凸轮工作曲面方程。分别用赫兹理论方法和有限元方法对该型发动机的凸轮强度进行分析。结果表明,文中所选用的材料可以满足强度要求。研究成果可以为该类型凸轮的设计、生产提供理论依据。     

滚轮斜置式鱼雷发动机的凸轮磨损问题研究

凸轮-滚轮摩擦副的工作状况对滚轮斜置式鱼雷凸轮发动机的正常工作有着重大影响作用。凸轮在工作过程中的磨损影响其几何精度和传动精度,若磨损厚度超过一定程度,则会影响到发动机的整体性能。首先运用共轭曲面啮合理论求出凸轮工作曲面方程,然后对凸轮与滚轮接触应力模型进行分析,最后由Archard公式推导凸轮和滚轮的磨损计算公式,所得结果可以为该类型凸轮的设计和寿命预测分析提供重要参考。     

对置式凸轮发动机运动学与动力学研究

研究了对置式凸轮发动机的运动学与动力学特性,利用向量与坐标变换法分析了对置式凸轮发动机的工作曲面方程和滚轮相对滑动速度等运动学性能,分析了活塞、气以及主轴等部件的动力学特性。研究结果表明,虽然对置后发动机轴向长度有所增加,但主轴轴向力能完全平衡,主轴产生转矩大,轴承负荷小,可提高功率。从发动机力学性能特点及运动学与动力学角度分析表明,采用对置式发动机方案是完全可行的。     

空间凸轮的数控加工

将曲面与曲面之间的接触原理应用在数控加工中，可解决园柱凸轮，圆锥凸轮等空间凸轮的加工问题．该方法是将凸轮展开后，通过凸轮的轴向坐标、周向坐标和转角的几何关系及其曲线方程，解算出凸轮的切向矢量，进而求出圆柱型铣刀接触点的法向矢量及其接触点的坐标．这样，即完成了凸轮转角与刀具轴向移动间的对应关系——刀具轨迹计算，实现凸轮的数控加工。     

鱼雷滚轮斜置式凸轮发动机分析

为了深入研究鱼雷滚轮斜置式凸轮发动机的工作机理,推导了求取该类发动机凸轮接触点参数的方法,对其凸轮与滚轮之间的作用力以及凸轮转矩做了初步分析,并将该类发动机与传统非斜置式发动机进行了比较。比较分析结果表明,滚轮斜置式结构有利于提高凸轮发动机的性能。     

对置活塞轴向发动机同步运动机构空间圆柱凸轮的设计与优化

针对对置活塞轴向气缸结构的二冲程发动机,开展了对置活塞空间圆柱凸轮同步机构优化设计研究。为提高对置活塞发动机的性能,建立空间圆柱凸轮模型,对压力角、空间圆柱凸轮型线进行优化设计,进而得到发动机活塞的最佳运动位移曲线。利用发动机性能仿真软件GT-power,计算了不同活塞位移曲线下发动机的性能参数,分析活塞运动位移曲线对发动机性能参数的影响规律。计算结果表明：优化设计后的空间圆柱凸轮型线可以改进活塞运动位移的变化规律,进而提高发动机动力经济性能;随着活塞运动位移曲线的变化方向,发动机的性能先有所提升,而后开始下降,得出对置活塞发动机同步运动机构圆柱凸轮的优化设计方法。     

新型大功率凸轮活塞发动机结构设计与试验

为满足轻型水下航行器高速航行的功率需求,提出双峰7缸新型凸轮活塞发动机设计方案。在满足强度设计基础上,对凸轮活塞发动机的凸轮机构、缸体、配气阀、活塞等主要部件进行结构设计,确定其主要参数;加工原理样机,设计试验方案,搭建试验系统,对原理样机的性能进行测试,并对试验结果进行分析。试验结果表明：新型凸轮活塞发动机结构设计合理,材料选用正确;原理样机起动可靠,运转平稳;总功率达到92 kW,并稳定运行,成功达到大功率设计目标。     

鱼雷跳水飞车后发动机凸轮损伤机理分析

鱼雷外燃式凸轮活塞发动机的凸轮结构复杂，工况条件恶劣，在湖海试验和功率试验中多次因飞车损坏。本文分析了鱼雷飞车（湖海试验跳水或陆上台架试验失控）后造成发动机凸轮损伤的故障现象，对飞车过程中凸轮受力状态和应力状况进行了分析计算，选择飞车后受损凸轮进行解剖，并做了金相和裂纹分析，得出了飞车后产生变形的凸轮不能再继续使用的结论。     

磨削硬齿面插齿刀波形前刀面用凸轮设计、制造方法

锥基波形前刀面硬齿面插齿刀是一种硬齿面插齿刀的新构形刀具,其前刀面为非圆弧曲面。在建立了加工该前刀面用凸轮理论廓线方程的基础上,用最小二乘法对该廓线进行了圆弧拟合加工仿真,并进行了加工试验。试验结果表明,用该方法加工的锥基波形前刀面硬齿面插齿刀接近AA级标准。     

凸轮测量步长确定方法的研究

发动机凸轮检测时，如何确定测量步长，目前尚无成熟的方法。笔者在长期的检测实践中，以误差理论为依据，提出按凸轮升程公差要求确定测量步长的方法，并推导出了步长的计算公式，可以迅速求出被凸轮各段的测量步长，从而能在保证凸轮检测准确度的基础上，尽可能地采取最大测量步长。     

装备战斗损伤仿真中的射线分析方法

装备损伤仿真的射线分析将破片飞行轨迹视为射线，定义其空间几何变量及其基本函数，进行射线分析。以圆台战损射线分析为例，建立圆台、威胁描述和模拟等模型，输入圆台、威胁、环境因素等数据。再把射线方程代入曲面方程，判断射线与圆台侧面的圆锥曲面有无交点，再计算交点坐标、着靶角、破片飞行距离及穿透几何体的厚度。     

基于小波分析的头盔截面曲线压缩

在曲面修改中常常通过对三向截面曲线簇反复多次地修改达到目的。为简化这一繁琐的过程,提出一种截面曲线压缩算法,减少截面曲线数量。首先对初始截面曲线用普通蒙皮法生成曲面,再对曲面控制顶点进行小波分解,用低分辨部分的控制顶点生成新的截面曲线来代替初始截面曲线。可在满足精度要求情况下,尽量减少截面曲线的数量,减少后续工作量,并可减少因.采用蒙皮法重构曲面时带来的数量巨大的控制顶点。头盔表面修改实例表明,该算法简单,易子实现,压缩效率高。     

基于双线性插值拟合的山形曲面面积计算

为了准确估算山形曲面面积,采用基于双线性插值拟合的方法进行计算。利用分片双线性插值函数拟合山形曲面函数,将山形曲面面积的计算转化为分片双线性插值函数所表示的分片曲面面积之和的计算,给出山形曲面面积近似计算公式和数值算例。同时,讨论近似计算的计算精度,并给出一个数值算例。数值结果表明:该方法能有效拟合山形曲面,并计算山形曲面面积。     

等流量凸轮式轴向柱塞泵设计与特性分析

针对鱼雷斜盘式轴向柱塞泵的振动噪声问题,设计了凸轮式轴向柱塞泵这一新型结构的鱼雷燃料泵。通过分析其瞬态流量建立了等流量变分方程,求解方程得到凸轮型线。分析其动力学,得出柱塞与凸轮之间无硬冲击或软冲击,且柱塞组可以达到惯性力平衡和惯性力矩平衡。凸轮式轴向柱塞泵的以上特性从原理上保证了其具有低振动噪声水平,可用作未来的鱼雷燃料泵。     

曲面离散载荷在仿真分析中的施加方法

针对有限元仿真分析中曲面上大量离散分布载荷施加困难的问题,提出了基于曲线拟合和线性插值的曲面分区拟合法,应用于由单调曲线回转而成的轴对称曲面上,求出载荷值沿各曲面分区的函数表达式,并通过表达式进行快速有效加载,提高了有限元前处理的效率。在模型风洞试验仿真分析中对该方法进行了应用验证,结果表明,该方法简单有效且能保证较高的精度。     

曲面重构和均匀B样条小波分解研究

针对三坐标测量机点云数据的特点,进行相应的数据预处理,通过对测量数据的分层、排序,采用重采样技术生成四边域网格,实现均匀B样条曲面插值。根据多分辨分析理论,采用B样条小波,对称沿拓的方法,对重构曲面进行小波分解,获得多级逼近曲面,便于实现实时传输和数据压缩。开发了相应的模块,利用写引擎将构造和分解的曲面保存为IGES文件,可以直接导入商用三维CAD软件中进行后续处理,具有较好的工程应用价值。     

仿尺蠖机器人曲面爬行步态分析与中枢模式发生器规划

风电叶片爬壁机器人的曲面爬行步态是研究难点。为此建立了含3个T型和2个I型关节的5自由度仿尺蠖机器人机构模型;通过几何关系分析机构对球曲面的适应性,基于吸附稳定状态建立关节角度幅值与曲率半径之间的函数关系,采用余弦函数设计翻转步态轨迹;基于反馈学习方法、自适应频率Hopf振荡器和Kuramoto耦合,设计关节中枢模式发生器(CPG)单元及其网络;通过学习平面翻转步态得到CPG网络参数初值,再通过在线调节关节角度幅值规划球曲面翻转步态。通过Matlab和Adams联合仿真分析了CPG网络的稳定性;进行了实物样机测试,测试了在叶片曲面上的翻转步态。研究结果表明,利用吸附稳定所需角度幅值可将平面步态调节为曲面步态,CPG在线调节步态规划方法有效。     

用弯曲磁过滤提高弧离子镀TiN薄膜质量

采用弯曲磁过滤真空阴极放电弧离子镀法制备高质量TiN薄膜。用场致发射电子扫描显微镜观察薄膜表面与截面形貌。分析弯曲磁过滤对膜表面质量与晶粒尺寸、膜基结合形态的影响。磁过滤能有效减少大颗粒数量,减小大颗粒尺寸,形成光滑的TiN薄膜表面,细化TiN晶粒,形成结合紧密的膜基结构。     

基于曲面地表的弹箭射程计算方法

为了研究地表曲面对弹箭射程的影响,基于Kane方法建立计及地表曲面、重力加速度大小和方向变化的改进刚体弹道模型,将大地线的概念引入到弹箭射程计算中,讨论大地主题反解法、正球体两点距算法、椭球体两点距算法、高斯投影距算法4种在曲面地表情况下计算射程的方法,比较改进刚体弹道模型和普通刚体弹道模型计算射程的差异。计算结果表明,在300 km范围内,椭球体两点距算法计算射程具有较高的精度,可作为曲面地表上的射程计算方法;考虑地表曲面后,采用改进刚体弹道模型比普通刚体弹道模型精度更高。