进气谐振对单缸发动机动力性能影响的试验研究

利用进气过程增加气缸内的进气量是提高发动机动力性能的有效途径,对发动机进气过程的动态特性进行了理论分析,并对进气管道和谐振器的结构参数进行了理论计算。在单缸摩托车汽油机上进行试验,结果显示,发动机输出的最大功率和最大扭矩提高了6%~8%,并且随着谐振器工作容积的变化,功率和扭矩的变化也呈现一定的规律性。因此,在一定的转速范围内,合理利用进气谐振可以有效提高发动机在该工况下的动力性能。     

望目特性稳健参数设计优化标准的构建

稳健设计是通过降低输入变量的变异效应来提高产品质量的一种成本有效方法,方均误差(Mean square error,MSE)作为望目特性的稳健设计优化标准对不可控因素造成的过程变异和产品质量波动未加以分析.基于此,通过分析MSE标准的合理性及不足并考虑过程方差的重要性,利用响应模型方法给出过程方差的稳健域,构建以MSE为目标函数,以过程方差、均值偏倚为约束的稳健参数设计优化模型.实例比较分析表明,所构建模型的过程能力接近六西格玛水平,而且过程方差在其约束内;最小化MSE虽然得到的过程能力较高,但是过程方差超出过程方差约束,所得到的解不能保证是稳健解,在实际应用中会产生无法预料的变异行为.过程方差约束能够有效地解决偏倚和方差之间的冲突,建立稳健的优化策略.     

300 MW机组四角切圆煤粉炉空气与富氧燃烧对比模拟研究

富氧燃烧作为一种清洁能源技术可用于锅炉改造,从而降低污染物排放,回收CO2。为研究空气气氛下和富氧环境中炉膛燃烧的不同,采用数值模拟方法研究了亚临界300 MW机组四角切圆煤粉炉炉膛内燃烧的传热特性。通过调整O2体积分数、进入炉膛的烟气比率以及一次风和二次风量,可以得到和空气气氛下燃烧相近的火焰温度。研究了7种工况下的炉膛流场、温度场、O2、CO2、CO体积分数分布,以及它们在炉膛横截面平均体积分数随炉膛高度变化。模拟结果表明:不论是在富氧燃烧还是空气气氛下燃烧,炉膛内的流场分布相似,但是在同样的O2体积分数下下,将N2替换为CO2后会使炉膛内温度下降,火焰中心下移;增加O2体积分数可以改善传热特性,增加煤粉燃烧的稳定性。     

基于Hopfield神经网络的线性系统参数辨识

基于Ｈｏｐｆｉｅｌｄ神经网络的优化计算原理,提出了一种新的线性系统参数辨识方法,利用连续型ＨＮＮ辨识线性系统Ｉ／Ｏ差分方程计算系统的传递函数矩阵,最终获得了可观标准型的状态空间表达式,仿真结果证明了这种只方法的有效性。     

“妙手”系统机械结构设计与优化

为了辅助医生更好地完成显微外科手术,开发了一种主从异构的显微外科手术机器人系统——“妙手”系统．“妙手”系统的主手为商业化的Phantom Desktop主手,从手为针对显微外科血管缝合而设计的“妙手”从手．从手包括位置机构和姿态机构．位置机构通过丝传动实现双四连杆机构的运动特性;姿态机构采用三轴交汇于一点的设计思想．通过分析双四连杆机构的运动特性,根据Angeles运动灵活度指标对双四连杆机构进行了优化．结果表明：当双四连杆机构前三级杆等长且I级杆与III级杆垂直时,机构运动灵活度取最大值．     

基于核磁图像导航的前列腺针刺手术机器人

在对核磁共振图像(MRI)导航手术机器人设计需求进行分析的基础上,设计出一套可用于完成经会阴前列腺近距离粒子放射治疗手术的机器人系统.该系统具有5个自由度,通过核磁兼容气缸和超声波电机混合驱动,自主实现针体位姿调整和针刺操作.根据机器人系统动力学分析进行了驱动气缸选型.最后通过核磁兼容性实验和针刺精度实验,验证该机器人系统能够满足核磁兼容性要求,针刺精度为0.91mm.     

白噪声激励下双稳态压电发电系统的响应分析

研究了白噪声激励下双稳态压电发电系统的响应特性。首先利用蒙特-卡罗法模拟高斯白噪声;然后利用数值模拟和实验的方法分别分析了噪声强度、负载阻抗和初始值对系统响应特性的影响。得到了噪声强度的增加会减少双稳态系统两个稳定平衡点之间的跳跃时间。通过给出大幅运动的吸引域说明初始值会影响系统的运动状态,从而影响输出功率,当电阻为19.1kΩ时,输出功率最大。     

生物检测机器人操作臂工作空间分析与尺度优化

研究一种具有正交关节轴的6R操作臂工作空间分析与尺度优化方法,用于指导危险环境下生物检测机器人上装机械臂的工作范围和结构尺度优化。分析6R操作臂拓扑结构并建立其位移逆解模型,通过考察各关节尺度参数与转角变化范围的组合,揭示出可达工作空间随操作臂主要构件尺度参数与关节转角范围的变化规律,从而得到一种最佳的关节转角范围组合,进而建立一种操作臂任务空间的快速计算方法。在此基础上,以特征长度法和计权Frobenius范数构造的归一化速度雅可比矩阵条件数的倒数为性能评价指标,综合出一组最优操作臂结构尺度参数,并得到该条件下操作臂末端的可达工作空间和任务空间。该方法具有工作空间分析直观,结构参数优化快速等优点,可使这类操作臂获得良好的运动学性能。     

硬岩掘进机盘型滚刀回转破岩仿真研究

硬岩掘进机上盘形滚刀在实际破岩过程中既随刀盘公转,又绕自身轴线自转,是一个复杂的运动过程。滚刀在破岩过程中受到的作用力的计算是进行刀盘设计和推进系统设计的重要依据。针对硬岩掘进机盘型滚刀破岩过程分析和计算的复杂性,应用ABAQUS软件中多体动力学原理建立滚刀组合回转破岩的有限元模型,模型中采用无限元网格施加无反射边界条件,消除模型大小对仿真结果的影响。通过分析计算滚刀破岩中所受的作用力,研究了滚刀回转破岩的刀间距及相位差。仿真结果表明,对于所选用的岩石类型,其最优刀间距为60mm,此时滚刀受到的滚动力最小,破岩质量最大,破岩比能最小;相邻滚刀的最佳相位差为120°,破岩质量最大,比能最小。研究为硬岩掘进机上刀盘刀具的布局研究奠定了基础。     

一阶线性系统随机共振在转子轴故障诊断中的应用研究

针对机械系统早期微弱故障信号难识别诊断问题,提出一阶线性系统调参广义随机共振的特征提取方法,该方法基于调节一阶线性系统参数,可以得到信噪比取极大值的广义随机共振现象。为得到清晰的特征信号,以可辨识性为优化目标,给出了系统参数、信号频率、采样频率等参数之间的选择关系。滑动轴承试验台上转子轴的早期微弱故障模拟实验,验证了此方法的有效性。