双圆弧柔轮结构参数对柔轮应力的影响分析

为了优化双圆弧谐波减速器中的柔轮结构,使用SoildWorks软件建立双圆弧齿廓的柔轮三维模型,利用有限元法模拟在装配条件下波发生器对柔轮的变形并建立了接触模型。针对柔轮轮齿上倒角的角度和薄壁圆筒壁厚等结构参数进行了优化,通过ANSYS Workbench对比分析了柔轮在空载和负载情况下,柔轮轮齿上最大等效应力和薄壁圆筒最大等效应力随柔轮结构参数的变化规律。研究为优化谐波减速器中柔轮的结构设计提供了依据,为空载和负载时柔轮的受力分布情况提供了参考。     

钻柱内连续波信号传输模型与幅频特性研究

借鉴电力线路信号传递的研究方式,利用阻抗和传递系数来描述钻柱对连续压力波动的影响,建立了连续波动在钻柱中的传递矩阵以及压力和流量沿钻柱分布情况的数学模型,并分析了钻柱倾角对波动信号的影响。通过对模型的仿真,得出了在井下连续波信号传递过程中钻柱内压力波呈驻波分布的结论;在分析不同特征阻抗对信号传递的影响的基础上,研究了钻柱内不同频率信号的衰减情况,绘制了钻柱内信号传递的幅频特性曲线,说明随着频率的升高,钻柱内信号呈波动性衰减,通过分析钻柱长度和通信频率之间的关系,说明了按照钻柱两端波动幅值比选择通信频率的方法;并通过地面模拟实验,证明了不同频率信号在相同钻柱内的信号传递情况符合仿真分析。     

螺旋槽小孔节流动静压气体轴承静态特性研究*

以螺旋槽小孔节流动静压气体轴承为研究对象,运用变分法求解雷诺方程,利用Fluent软件对轴承静态特性进行仿真分析,研究供气压力、偏心率、转速以及节流孔直径、螺旋槽宽度和深度对轴承静态特性的影响规律。结果表明:相同偏心率下,随供气压力的升高,轴承静态特性增强;相同供气压力下,偏心率越大,承载能力越高,刚度越小;螺旋槽能够显著提高轴承静态特性,且转速越大,螺旋槽对轴承的动压效应越好;保证其他结构参数不变,轴承静态特性随螺旋槽宽度的增加先增大后减小,螺旋槽深度和节流孔直径越小越有利。     

晶须长径比对树脂基复合材料力学行为影响的数值模拟

在单向晶须增强树脂基复合材料的轴对称模型和已有研究成果基础上,利用有限元分析方法,研究该类复合材料中晶须长径比的变化对材料整体力学行为的影响.结果表明:晶须长径比对晶须应力作用明显大于对基体的影响;晶须的长径比h/r≤30时,随着晶须长径比的增大,发生在晶须端部处的集中应力急剧增加;但当长径比h/r＞30时,长径比的进一步增加对集中应力影响不大;随着晶须长径比的增大,界面剪切应力减小,分布曲线下移;但当长径比h/r＞30时,长径比的进一步增加对剪切应力影响不大;随着晶须长径比的增加,复合材料的拉伸强度逐渐增大.     

韧性材料的几种断裂形式及判据讨论

考察几种韧性材料的复合型断裂试验过程，用传统强度理论思想认定启裂位置与启裂方向，通过对不同物理机制的断裂形式变化规律的研究，判定韧性材料的主要断裂形式有三类，以空穴成核、扩张、聚合为主导机制的正拉断，和以局部剪切带形成、发展为主导机制的两种不同类型的剪切断裂。局部大塑性变形的出现在材料内引起损伤，空穴的聚合或局部剪切带的出现仅发生在载荷达到某一临界值时。导致材料断裂发生的根本因素，是危险点上某应力参数达到了材料的断裂临界值，以此对不同断裂形式的断裂判据进行讨论，提出新的韧性断裂判据。     

Experimental sensing of the keyhole exit deviation from the torch axis in plasma arc welding

Sensing the dynamic behavior of the keyhole is of great significance to control and ensure the process quality and the resultant weld quality in plasma arc welding (PAW). Usually, the keyhole size is used as the geometric features describing the keyhole status. In this study, it is first found that the keyhole exit is displaced in the direction opposite to the welding direction even at the low welding speed during the PAW process. To examine the correlation of the keyhole exit deviation and the process parameters, the developed cost-effective vision sensor is used to observe the keyhole exit at the backside of the stainless steel workpieces with medium thickness. Based on the pre-processing and calibration of the captured sequential images of the keyhole, both the keyhole geometry and its position relative to the torch axis are determined under different test conditions. It is found that the deviation distance of the keyhole exit from the torch axis takes a larger value at first, then drops, and finally gets a fixed level, as the keyhole undergoes the initial blind stage, the unstable stage, and the quasi-steady stage. The effects of the main process parameters (welding current, welding speed, and plasma gas flow rate) on the deviation distance and the sizes of the keyhole exit are quantitatively analyzed. It is found that the deviation distance of the keyhole exit varies more obviously than the keyhole size as the welding process parameters changes within the appropriate ranges. The distortion of the thermal field on the workpiece due to the motion of the plasma arc and the inclination of the front keyhole wall are the main reason of the deviation occurrence.     

力载荷下液体静压导轨的主动振动分析

以力载荷下的液体静压导轨为对象,建立了闭式导轨、开式导轨的主动振动模型,推导了系统的油膜刚度、阻尼系数的计算公式,计算了简谐、非简谐周期载荷下导轨系统的固有频率、幅值及相角,从理论上分析了设计参数对导轨系统的固有频率、幅值的影响。以闭式液体静压导轨为例,对导轨系统的固有频率、幅值放大系数进行了分析,结果表明：调整油腔压力、油膜厚度均可改变导轨系统的固有频率;力载荷作用下导轨的幅值放大系数基本上不受油腔压力的影响,而随油膜厚度的增大、油液温度的升高、载荷频率的降低而增大。详细地分析了力载荷下液体静压导轨的主动振动,为工程实际中减少导轨振动、提高加工精度提供了参考依据。     

大袋包装机抱袋装置建模与运动学分析

为解决包装机抱袋装置运动过程中产生机械振动及减小末端执行构件冲击的问题,首先根据运动要求建立机构模型,通过对装置运动中约束条件进行分析,得到摆臂转轴处角位移、角速度及角加速度,以及摆臂末端位移、速度及加速度的数学表达式。其次对数值计算与运动算例分析,以摆臂转轴处角加速度与末端加速度峰值为优化目标,对机构结构参数进行优化。结果表明:通过改变机构结构参数可以降低摆臂转轴处与末端加速度峰值,装置运动过程中摆臂转轴处角加速度峰值降低25.89%,抱袋口末端加速度峰值降低20.46%,抱袋身末端加速度峰值降低24.87%,在一定程度提高运动平稳性。相关结论可为后续动力学分析与设计提供理论依据。     

内置过滤器边界对小型化液压油箱内流场的影响

随着液压油箱向小型化方向不断发展,体积占比较大的过滤器对油箱内流场影响愈加明显。为明确内置过滤器边界对流场的具体影响规律,以液压油箱回油区和吸油区为研究对象,结合Fluent模块中的多孔介质模型对过滤器进行有限元数值模拟。探究过滤器安装位置、边界范围对油箱内部流场影响,并对比不同边界下内流场速度值、能量耗散以及颗粒沉降情况。同时,通过理论计算和PIV可视化试验验证文中过滤器模型和仿真方法的正确性以及仿真结果的准确性。最终得到物理边界对流场影响的评价指标,基于指标参数揭示出过滤器边界对内流场的影响规律,给出较优边界范围的选择依据。通过总结过滤器边界对于油箱内流场的影响规律,为液压油箱的小型化设计提供参考。     

雷达电子设备通风口结构对风机性能的影响

文中以某机载雷达电子设备机箱为研究对象,采用Icepak热仿真软件,研究了通风口的面积和长宽比的变化对机箱内强迫风冷散热系统性能的影响。结果表明：在风机型号和机箱内部结构一定时,相比于风机的总通风面积,当通风口的面积过小时,风机的性能较差;随着通风口面积的增加,风机的风量增加,风阻降低;当通风口的面积接近或大于风机的总通风面积时,风机风量较大,再继续增加通风口面积,风机的风量没有明显增加;当通风口长宽比过小时,风机的风量会降低,风阻会增加;当通风口的开口结构与风机的排布方式一致时,风机的性能最佳。     

磨削加工中的尺寸效应机理研究

从比切削能和比摩擦能的大小变化与磨削参数的关系出发,研究了磨削加工中的尺寸效应问题,结果认为：比切削能的尺寸效应是金属剪切流动应力的尺寸效应和磨粒顶端钝圆影响的综合作用结果;当磨削深度或工件进给速度减小时,平均未变形切屑厚度减小,金属材料的剪应变效应和剪应变率效应增强,而热软化效应减弱,从而金属材料的剪切流动应力增大;当未变形切屑厚度减小时,磨粒顶端钝圆的影响增大;比摩擦能的尺寸效应是由于工件和砂轮的实际接触面积与磨削深度之间存在非线性关系及工件和砂轮间的摩擦因数的速度效应造成的;当工件进给速度减小时,工件与砂轮磨损平面间的摩擦因数增大。     

Intelligent control of microassembly process based on in-process monitoring of pressing force

To realize an automated and intelligent microassembly process, a method has been developed to monitor the position of the shaft in the plate of the high-precision spindle motor to reduce the shaft high and the shaft low problems. The shaft low occurs when the shaft is stuck in the plate lower than the setting tolerance due to the large tolerance of the shaft and the small tolerance of the plate. While the shaft high appears, the shaft is pressed through the plate over the setting tolerance due to the small tolerance of the shaft and the large tolerance of the plate. The plate is expanded to reduce the shaft low before microassembly by preheating technique at the experimentally simulated temperature. The force sensor is utilized to monitor the pressing force. A method proposed to reduce the shaft high introduces the reference voltage as the threshold value, which is obtained by taking the differentiation of the in-process pressing force. A slope detector is developed to calculate the output voltage and the motor driver of machine is controlled when the obtained output voltage is larger than the reference voltage. It is proved that the shaft high and the shaft low are well controlled and reduced regardless of the geometries of the shaft and the plate.     

汽车等速驱动轴与变速箱联接的紧定研究

研究前驱汽车等速驱动轴与变速箱之间的花键轴联接和定位环卡紧,推导出驱动轴安装和拔出时使定位环收缩的压入力、拔出力的计算公式,得出压入力、拔出力的大小由定位环的设计参数和导向角、摩擦系数确定,拔出力对压入力的比率系数,是稳定的常数,是由联接零件半轴齿轮上压入导向角、拔出导向角确定的。     

基于DSP指纹锁低功耗设计

研究了基于嵌入式DSP指纹锁的低功耗的设计方法。针对脱机指纹锁的特点。在硬件设计方面,考虑系统整体低功耗实现方法;在图像传感器上。对采集头采取非典型节省功耗设计;在核心处理器和底层控制器上。软硬件结合优化设计。本文选择性价比高、功耗低的元器件。并在软件设计上作出优化,降低了系统的整体功耗,实现脱机指纹锁的低功耗特点。     

涡旋压缩机涡旋齿侧壁油膜承载力仿真分析

为提升涡旋齿润滑性能,以某型号涡旋压缩机为研究对象,通过分析动、静涡旋体啮合点的运动规律,建立涡旋齿侧壁间动压润滑油膜的理论模型;利用有限差分法求解油膜压力分布,分析油膜承载力随主轴转角、主轴转速、润滑油黏度、偏心率及涡旋体高度的变化关系。结果表明:油膜承载力随主轴转角先减小,达到排气角时会陡增,随后再次减小,因此,在转角接近排气角处油膜承载力最小,最容易产生润滑失效;提高主轴转速,使用黏度大的润滑油可提高油膜承载力,转速越高,润滑油黏度对油膜承载力的影响越大;油膜承载力随偏心率增大而增大,但偏心率过大会导致油膜过薄,加剧磨损,偏心率过小会导致齿侧间隙过大,增大气体泄漏量;增大涡旋体高度可增加油膜承载力,但其增加的幅度不断减小。     

宏微直线压电电机微驱动机构设计与分析

为了解决宏微驱动直线压电电机微驱动位移较小、对宏动定位误差的补偿能力不足的问题,提出一种宏微驱动钹型直线压电电机。采用钹型复合压电叠堆为驱动单元替换压电陶瓷片组成的压电叠堆,实现轴向位移的一次放大,通过弹性拨齿的柔性铰链结构将钹型压电叠堆输出的微位移二次放大。该电机可在特定的驱动频率、工作电压和相位差下实现振子振动模态下的超声驱动,也可以通过微位移放大机构实现静态变形的微驱动(蠕动)。建立了该直线压电电机的三维有限元模型,利用有限元软件分别对弹性拨齿、钹型压电叠堆和复合振子进行静力学分析和静态优化设计。有限元仿真表明:基于柔性铰链结构的弹性拨齿经过优化后,最小刚度小于钹型压电叠堆的最小刚度;在相同条件下,优化后钹型压电叠堆沿轴向方向的静态变形量比由压电陶瓷片组成的压电叠堆的静态变形量提高了8.45倍;采用基于柔性铰链结构的弹性拨齿和钹型压电叠堆组成的复合振子的拨齿质点沿水平方向的静态位移量比优化前提高了12.1%,大幅提高了微驱动对宏动定位误差的补偿能力,为压电电机微驱动的结构设计及优化提供依据。     

气液联合式碎石器建模与仿真分析

气穴是流体机械中常见的一种有害现象。针对气液联合式碎石器中出现的气穴现象以及目前使用的仿真模型均未考虑内油道形状与对应液阻,在分析主运动件及内流道数学模型的基础上搭建了包含局部阻尼损失的整机仿真模型,根据影响气穴的参数类型及对应取值范围设计了正交试验方案,在此基础上进行了仿真分析。结果显示:活塞运动周期基本不受因子及对应水平组合的影响;活塞质量及氮气室初始容积是影响活塞后腔最低压力及冲程最大速度的主要因子,同时后腔最低压力及最大速度均与活塞质量及氮气室初始容积呈负相关;由于回弹力作用,活塞打击钎杆后并未作停顿而是立即加速回程。     

基于正交试验的深海Y形密封圈结构优化

为提高深海极端环境中Y形圈的密封性能,采用有限元仿真分析Y形圈往复运动中接触应力和剪切应力的特征,通过正交试验分析Y形圈的根部倒角、唇底深度、唇间夹角、唇底圆角半径、唇边长度5个截面参数对其最大接触应力和最大等效应力的影响规律。结果表明：Y形圈根部倒角对密封影响最大,唇底深度、唇间夹角和唇底圆角半径对密封性能的影响次之,三者的影响程度基本相当,唇间夹角对密封影响最小。提出一种优化的Y形圈结构,研究表明,其最大接触应力提高3.99%、最大等效应力降低20.50%;当从海面到下潜到深海5 km的过程中,Y形圈最大接触应力、最大等效应力优于优化前,二者增幅都小于5%。相关研究有效提高了Y形圈在深海环境中的密封性能和可靠性,具有工程应用指导意义。     

覆膜铁熔融覆膜过程界面传热与熔膜填充行为研究

覆膜铁是金属包装领域的新型复合材料。成品覆膜铁的界面结合强度和水透性取决于覆膜过程中高聚物薄膜熔融层的厚度和流动铺展行为。但覆膜过程复杂而迅速，且受钢板表面微观形貌影响，熔融层膜厚及其流动铺展行为难以精细调控。针对此，基于分形理论表征与重构基板带钢表面微观形貌；基于广义Maxwell模型试验建立聚合物膜的黏弹性本构关系；建立了考虑基板带钢表面微观形貌的覆膜过程有限元仿真模型，并试验验证了模型的准确性。研究表明，熔融层膜厚主要受基板带钢初始预热温度影响，界面填充率则主要受覆膜辊压力影响。高聚物膜熔融层厚度和界面填充率随基板带钢粗糙度降低以及基板带钢和覆膜辊初始预热温度增加而增加，且辊压力增加也导致界面填充率增加。这些规律被定量化描述，为精细化调控熔融层膜厚及其流动铺展行为提供了理论依据。     

基于力的存在性与可行性的夹紧力变向增量递减规划算法

根据工件的静力平衡条件与工件-装夹元件之间接触力的方向约束,建立工件装夹方案的力学模型。进一步结合线性规划技术,构建力的存在性分析模型及其求解方法,实现夹紧力是否有解的判断。针对夹紧力有解这一条件,由装夹方案力学模型与线性规划技术推导出力的可行性分析模型及其判断标准,实现给定的夹紧力是否合理的判断。考虑夹紧力的取值范围,以一定步长正向从最小值开始取值,根据当前值与上一次取值之间可行性的差异,确定下一次取值的步长及其方向;若可行性相同则以相同步长继续正向取值,否则以一半步长、反向取值,直至步长的绝对值在阈值范围之内,构建夹紧力变向增量递减的规划算法。该算法将连续型的夹紧力设计问题转化为离散型,不仅利于计算机实现夹紧力的自动化设计,而且还适合于形状复杂的工件。