基于摩擦磨损实验的双盘直槽研磨方法的研具选材研究

双盘直槽（double-disc and linear-groove, DDLG）研磨方法是以1个平端面研磨盘和1个具有多条直沟槽的研磨盘为对磨研具,对圆柱滚子的滚动面进行精密加工的新方法。在加工过程中,圆柱滚子沿直沟槽连续供料,在2个研磨盘的摩擦力矩驱动下连续自转。研磨盘材料的选择是搭建双盘直槽研磨设备的基础。为了确定适用于双盘直槽研磨方法的研磨盘材料组合,基于摩擦磨损实验展开相关研究。首先,基于摩擦原理,分析了圆柱滚子的运动状态和研磨盘材料的摩擦特性对研磨效果的影响,并确定了研磨盘材料摩擦系数的筛选条件。然后,通过销-盘摩擦磨损实验测试了铸铁、45钢、黄铜、聚四氟乙烯（polytetrafluoroethylene, PTFE）、有机玻璃（polymethyl methacrylate, PMMA）、125%铸铁基固结磨料和125%树脂基固结磨料等多种备选材料在研磨条件下的摩擦系数、耐磨性和排屑性能。最后,搭建了双盘直槽研磨试验台,通过观察圆柱滚子的自转情况来验证基于摩擦磨损实验的研具选材方法的合理性。通过摩擦磨损实验测得,铸铁和45钢的滑动摩擦系数大,磨削效率高,但耐磨性差,适合用作大去除量场合的上研磨盘材料;有机玻璃的滑动摩擦系数大,耐磨性好,磨削效率高,适合用作小去除量场合的上研磨盘材料;聚四氟乙烯的滑动摩擦系数小,耐磨性好,可用作下研磨盘直沟槽材料;固结磨料的滑动摩擦系数变化大且易堵塞,不适合用作研磨盘材料。研究结果可为双盘直槽研磨设备的设计提供可行的研具选材依据。     

基于双平面轨迹均匀法的高精度圆柱滚子加工方法研究

针对目前超精密圆柱滚子加工精度和一致性很难保证的问题,提出了利用行星式双平面研磨方式进行圆柱滚子的加工方法。同时对该方法的加工原理进行分析以及对保持架进行了模态仿真。在研究了圆柱滚子双平面加工运动轨迹基础上,发现靠近研磨盘中心以及研磨盘边缘的轨迹线分布比较集中,而靠近研磨盘中间环带部分的轨迹线分布较为均匀。据此设计并加工了实验装置,采用基于双平面轨迹均匀方法进行超精研磨和抛光。实验研究表明,工件的圆度误差达到了0.295μm,批直径变动量达到了1μm,表面粗糙度Ra达到了0.054μm,圆柱滚子的表面质量可以达到镜面级别,微观加工纹路具有多向性。公差等级达到了国家标准0级要求。     

基于双盘直槽研磨的圆柱滚子自转运动研究

为了解决双盘直槽研磨方法实施过程中的关键技术问题,针对圆柱滚子在研磨状态下的自转运动展开相关研究.首先,对圆柱滚子在研磨状态下的自转运动进行理论分析,得到了其稳定自转的条件.然后,基于ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)软...     

晶体晶片的测试技术

晶片是晶体的主要材料,加工的质量直接影响着晶体的质量优劣,其加工要靠研磨料来完成,在一边研磨一边测试的过程中,表面附着物会影响晶片频率的测试,测试条件差,需要有宽频测试和激励强的电路完成晶片研磨过程的频率测试。     

共振对四极滤质器中离子运动的影响

四极滤质器上使用辅助激励电压进行质谱分析时,当辅助激励电压的频率等于或接近四极场中离子运动的基频或谐振频率,就会引发共振现象。使用Matlab软件,对这一现象进行了仿真分析。在设定条件下,以一定步长逐渐增加辅助激励电压交流成分(RF电压)的频率,观察离子振荡幅度的变化。结果表明:在x和y方向的多个不同频率的辅助激励电压作用下,都出现了明显的共振现象。     

聚偏氟乙烯在重复脉冲激光推进推力测量中的应用

为获取激光推力器在重复脉冲激光作用下产生推力的变化情况,在对聚偏氟乙烯(PolyVinylidene Flouride,PVDF)进行动态标定的基础上,建立了一套基于PVDF的重复脉冲推力测量装置.在单脉冲能量40 J,重复频率10 Hz的条件下进行了实验,并与半导体应变片的测量结果进行了比较分析,实验结果表明,该测量装置响应速度块、精度高,并有较强的噪音抑制能力,能充分获得脉冲推力在时间上的细微变化;同时发现,在双脉冲激光作用下,实验测量的冲量耦合系数有所减小,这一现象需要进一步的实验研究.     

压电-电磁复合振动俘能器的耦合负载特性及俘能性能

基于环境振动的俘能装置作为自供能微电源可以有效避免对外部电源的依赖。提出了一种新型的两端固支式低频压电-电磁复合振动俘能装置。理论推导了复合俘能系统的耦合动力学模型及俘能性能方程。利用搭建的实验平台分别研究了单一压电式、单一电磁式以及复合俘能装置不同激励加速度、频率以及两个支路不同外接负载下的耦合负载特性及俘能性能。实验结果表明:在基础振动加速度0.5g,压电、电磁支路外接最佳匹配阻抗50kΩ和30Ω的条件下,压电俘能支路,电磁俘能支路以及复合俘能装置最大谐振俘能输出功率分别为1.05,7.18及8.23mW。与单一形式的俘能装置相比,提出的复合俘能器提高了俘能效率,并具有一定的宽频俘能特性。     

单相异步电动机旋转振动频谱特征分析

对单相异步电动机额定状态下的旋转振动进行了实际测试, 发现电机运行时存在明显的旋转振动,且振动频率是基波频率的两倍。对旋转振动产生的机理进行了剖析,发现椭圆旋转磁场的幅值和转速变化是产生旋转振动的主要原因,并对椭圆磁场的幅值和转速情况进行了仿真。对单相异步电动机在调压调速工况下的旋转振动进行了实际测试,对实验结果进行了频谱特征分析,找出了旋转振动主要分量的幅值与通电电压之间的关系,最后对实验结果产生的原因进行了剖析。     

基于高低压电源切换的双环恒流控制电磁流量计励磁控制系统

为了提高电磁流量计高频方波励磁性能,基于励磁恒流控制仿真分析,采用外环高低压电源切换和内环电流微调的双环励磁恒流控制方式,以保证电磁流量计高频方波励磁时一次仪表输出信号零点稳定、电源利用效率高。设计方波励磁控制系统,以实现高频方波精确励磁。仿真结果表明,高压源电压越高越有利于拓宽励磁频率范围。实验结果表明,系统在高频方波励磁时,励磁电流响应速度快且电磁流量计传感器输出信号零点稳定。     

宽频自调谐压电振子发电性能研究

传统悬臂梁固定方式下压电振子频带较窄，存在环境适应性差、发电效率低的问题。为此，提出了一种通过改变固定位置实现宽频的自调谐压电振子。建立了调谐模型，对压电振子在不同固定位置的发电性能进行了仿真分析，并通过实验进行了验证。结果表明：所提出的自调谐压电振子可实现f～2.1 f范围内的调谐。同时通过调节合适的占空比，调谐装置可以实现自给自足。在休眠时间为411 s以上的条件下，可以实现最大频率范围内的调谐，并且能量收集效率在40%以上。此外，在充电时间和激励加速度相同、激励频率不同的条件下，与无调谐压电振子相比，有调谐装置的压电振子的充电效率提高了223%。     

惯性边界下带钢的非线性振动分析

根据连轧机轧制过程中带钢与轧辊的运动机理,将相邻两机架间的带钢简化为轴向运动的Euler梁,轧辊简化为定轴转动的惯性元件,建立Euler梁在惯性边界下的非线性振动力学模型。基于哈密顿原理建立轴向运动Euler梁的纵向和横向非线性振动微分方程,利用Kantorovich时间平均法简化运动方程和边界条件,并采用修正迭代法求解运动方程。最后通过数值计算获得了Euler梁非线性振动的幅频响应曲线,并讨论惯性边界条件下的轴向运动速度、长度和轧辊的转动惯量对Euler梁振动特性的影响。研究结果可为控制和分析连轧过程中带钢垂直振动提供重要的理论参考。     

圆柱滚子轴承多体接触动力学研究

考虑滚子和套圈、滚子和保持架、保持架和引导套圈的动态接触关系,提出了机械系统中圆柱滚子轴承多体动力学分析的新方法。基于圆柱套圈滚道的三角网格模型,实现了圆柱滚子和套圈滚道的动态接触力的预测搜索算法,进而建立了计及润滑摩擦作用和Hertz接触作用的圆柱滚子轴承的三维多体接触全动力学模型。运用广义-α方法计算分析了不同工况条件下圆柱滚子轴承的动态特性和保持架的稳定性,获得了不同工况下轴承的运动轨迹、角速度、滚子和倾斜扭转振动、动态接触力,拖动力和相轨迹等动态响应的变化规律。计算结果表明低速或较小径向力下,滚子和保持架的拖动力相对较小且不稳定,滚子和保持架侧梁、外圈挡边之间存在明显的频繁接触冲击作用,内圈中心的振动位移相对较大,保持架中心的径向平面运动轨迹形成不稳定的近似圆周运动,圆柱滚子轴承的运动稳定性相对较差。随着转速或旋转径向力的增加,保持架中心的径向平面运动轨迹为圆周运动和单周期的相轨迹运动,保持架中心的轴向振动明显,滚子倾斜扭转振动相对较小。     

基于ADAMS的瓦楞辊动力学仿真分析

目的 根据瓦楞辊的啮合特性和工作环境,分析有无瓦楞纸及不同转速对瓦楞辊工作时中心距变化的影响,为提高瓦楞辊机构转动的平稳性提供理论依据.方法 首先运用三维建模软件CREO建立上、下瓦楞辊和瓦楞纸的三维模型,然后运用动力学分析软件ADAMS对瓦楞辊的运动过程进行仿真分析.结果 从仿真结果中得出了无瓦楞纸、有瓦楞纸和转速不同的情况下瓦楞辊中心距变化曲线,并将得出的曲线进行了对比和分析.无瓦楞纸时上、下瓦楞辊的中心距变化量在0.45 mm之内,有瓦楞纸时上下瓦楞辊的中心距变化量在0.045 mm之内.结论 瓦楞纸的存在能够减小瓦楞辊中心距的变化量,使瓦楞辊机构的转动相对于空转时的转动更平稳,瓦楞纸的存在有利于减小瓦楞辊的振动及磨损;转速对瓦楞辊中心距的变化影响较小,可以通过适当提高转速来提高瓦楞纸的生产效率.     

对转圆柱滚子轴承动态特性分析

针对内外圈对转圆柱滚子轴承内部复杂的运动特性及相互作用力,通过分析轴承径向游隙的影响因素以及考虑滚子与滚道的接触变形和热效应对油膜厚度的影响,利用拟静力学法建立了轴承的分析模型,并采用NewtonRaphson法进行求解;同时,利用该模型对滚子打滑率进行计算,以验证所采用分析方法的正确性和可靠性。然后,进一步探讨了不同工况下对转圆柱滚子轴承内部组件的转速变化规律与接触特性。结果表明：滚子的自转转速、滚子与滚道的接触载荷均随径向载荷的增大而增大;内、外圈转速变化会使受载区滚子与滚道的接触载荷以一定的规律重新分配,且转速对最小油膜厚度的影响较径向载荷更为明显。研究结果可为对转圆柱滚子轴承的结构优化和生热机理分析提供理论依据。     

Continuous flexible forming of three-dimensional surface parts using bendable rollers

A novel idea to form three-dimensional (3D) sheet metal parts using three bendable rollers is presented. It can realize a continuous flexible forming of sheet metal. The forming principle is introduced and forming equipment with three bendable rollers has been developed. The bendable roller with shape-adjusting device is designed based on a flexible shaft of steel wires. Some experiments were performed and typical 3D surface parts were formed. The experiments show that the transversal spine of 3D part is determined by the bended shape of the bendable rollers, and the longitudinal spine of the 3D part is determined by the relative displacement among the top roller and the two bottom rollers. The technology of forming 3D surface sheet metal using bendable rollers can produce 3D surface parts in a rapid and economical way.     

热顶电磁成型系统磁场的实验与数值模拟

根据电磁场理论,建立了热顶-电磁连铸成型系统的物理和数学模型,用小线圈法实测了不同电源功率时系统内的磁场强度,用有限元软件数值模拟了感应线圈高度、结晶器高度、热顶结构等对成型系统内磁感应强度和分布的影响,结果表明:1)降低结晶器高度使系统内磁感应强度增强,但不十分明显;2)感应线圈的高度对系统内磁场影响显著,采用20mm线圈较40mm线圈的磁感应强度提高约85%;3)有载时的模拟结果显示,系统内的磁场呈现更明显的趋肤效应;热顶结构对磁场的强度和分布规律无明显的影响.研究结果表明热顶电磁连铸法将有利于提高电源效率和稳定液柱高度,改善铸坯的内外部质量.     

海底犁式挖沟机抱管组件研究

 海底犁式挖沟机是一种用于海底管道开沟铺设的专用水下作业设备,抱管组件是其中一个关键部件．它由提升机械手和导向装置组成,其主要功能是抓取和提升管道,并在犁铲挖沟时抱住管道,为挖沟机沿管线前进提供导向作用．对抱管组件进行了详细的结构设计,并对关键部件进行了力学分析和校核计算,验证了结构设计的合理性;然后对主要运动部件进行了动态仿真分析,证明抱管组件在开合过程中冲击较小;最后进行了犁式挖沟机试验样机的陆上试验,当牵引力为330 000 N,挖沟速度为0.06 m/s时,前后辊子的受力在理论值范围内．试验验证了犁式挖沟机抱管组件理论设计分析的正确性, 为进一步工程优化设计提供了依据．     

强磁场条件下电磁流体推进器性能的试验研究

介绍了中日合作的强磁场条件下磁流体推进器试验研究，包括试验装置的结构，试验研究的程序以及试验结果。对试验结果的初步分析表明，当磁场强度为14特斯拉，电流密度为1000安培／平方米时，推进器电磁效率可达23％，比日本“大和一号”提高10倍，电磁力密度约为10000牛顿／立方米，比“大和一号”高出一个数量级。这次试验的成功，不仅首次实现了高场强条件下磁流体推进的试验研究，为理论分析提供了颇有价值的试验数据，而且进一步演示了螺管磁体螺旋通道磁流体推进器的一些优越性，为制定该技术早日实用化的研究目标提供了可靠的依据。