纯电动车驱动电机加速噪声分析及优化

为研究纯电动车的电机电磁振动噪声问题，采用试验与仿真相结合的方法，对某款电机进行加速振动与噪声测试，通过诊断分析确定其主要噪声阶次为48阶，主要问题转速点为4 300 r/min、6 500 r/min和9 800 r/min，随后采用仿真手段对电机加速过程的电磁噪声进行电磁-振动-噪声的多物理场耦合分析，对比仿真与测试结果发现两者吻合较好，说明该仿真方法具有较高的精度。随后进行电磁噪声源及结构板块贡献量分析，发现转速点4 300 r/min和6 500 r/min的噪声主要由转矩脉动产生，而9 800 r/min的噪声由径向电磁力产生，主要声辐射部位为出线盒和控制器盖板，进而通过优化电机转子外圆开槽尺寸和结构刚度来降低电磁噪声，仿真及试验结果验证了优化后电磁噪声已明显降低。     

正弦泵叶轮组件转子动力学计算与仿真分析

目的为了深入研究正弦泵的技术性能,对其叶轮转子进行动力学建模与仿真计算。方法在结构设计和理论分析基础之上构建转子等效力学模型,利用BEAM188,MASS21及COMBI214单元开发有限元建模程序;通过模态参数计算和多载荷步转子动力学分析,确定了基于Campbell图的前3阶临界转速;在ADAMS/View环境下建立多刚体动力学仿真模型;将泵体压力场简化为主轴之上的等效力矩,并在考虑接触特性的条件下对叶轮组件进行动力学仿真分析。结果转子实际工作转速(600~800 r/min)远小于其1阶临界转速(29 824.36 r/min);叶轮与刮板之间存在较大接触碰撞力,且支撑轴承承受了更大的动态冲击载荷。结论叶轮组件具有良好的转子动力学特性,符合正弦泵结构原理和实际工况。     

基于EDEM的板材制备立轴行星式搅拌机特性

以木屑、氯化镁、氧化镁、卤水为搅拌原料，以聚氯乙烯树脂粉、尿素为添加剂，研究立轴行星式搅拌机叶片安装角度、搅拌轴转速对搅拌效果的影响，采用离散元分析软件模拟仿真混合物料搅拌过程，研究叶片不同安装角度、搅拌轴不同转速情况下的物料混合效果；对比分析同等情况下氯化镁颗粒的离散系数大小，确定搅拌的最优参数；对生产的木质板材进行力学性能验证。结果表明：立轴行星式搅拌机叶片的安装角度为45°、搅拌轴转速为30 r/min时搅拌效果最佳。     

全动压气体轴承低温透平膨胀机的开发

设计了一台小型全动压气体轴承低温透平膨胀机，径向轴承采用新型弹性支承箔片径向气体轴承，止推轴承采用螺旋槽止推气体轴承。针对该透平膨胀机的机械性能做了大量试验，试验获得最大转速为220 000r/min，试验表明，该全动压气体轴承低温透平膨胀机运转稳定，对开发我国自己的全动压气体轴承低温透平膨胀机具有重要的意义。     

飞轮储能系统转子动力学理论与试验研究

对永磁－机械动压轴承混合支承式飞轮储能系统的转子动力学问题进行研究。在推导出系统各部件的动能、势能和耗散函数的基础上，运用拉格朗日方法建立飞轮转子支承系统的运动微分方程，并用状态向量法求解。基于这一理论方法，对正在研制的储能量为0．3kWh飞轮系统进行动力学数值仿真。建立了飞轮储能系统的试验装置，研制了用于上、下支承的新型油阻尼器，完成了飞轮转子动力学的试验研究。研究表明，飞轮系统能顺利地实现在0－48，000r/min工作转速范围内的稳定运转，且动力学理论仿真与试验结果一致性较好。     

振动顺料机动态特性仿真研究及优化设计

目的为保证振动顺料机在各种复杂工况下的工作可靠性,通过对振动顺料过程的仿真研究,优化其动态特性,提高顺料效率。方法从振动系统激振方式的角度出发,对运动激励和力激励2种激振方式的动态可靠性进行分析和比较,在此基础上以采用曲柄滑块机构的强制运动激励为激振方式的振动顺料机为研究对象,利用Solid Works软件建立振动顺料机的三维装配体模型,并在ADAMS中进行相关仿真模型的建立及其参数试验与优化。结果曲柄转速和曲柄长度对顺料效率具有明显影响,通过仿真得到了振动顺料机曲柄滑块机构中曲柄转速和曲柄长度的一组最优参数值分别为376 r/min和12.85mm。结论通过对曲柄转速和曲柄长度参数的仿真试验及其优化设计,提高了振动顺料机的顺料效率。     

封边系统关键部件的有限元分析

目的 为了确保封边机的主要零部件能够安全可靠地工作, 对零部件进行力学分析。方法 采用Ansys Workbench软件对部分零部件进行必要的静力学、 动力学与模态分析。将通过分析找出的最大应力、 应变与材料的许用应力、 应变进行对比, 将各阶临界转速与实际转速进行对比。结果 通过分析找出了最大应力为2.0697 MPa, 远远小于材料屈服极限355 MPa和抗拉强度600 MPa, 实际转速为396~1980r/min, 远远小于各阶临界转速的最小值27 330 r/min。结论 该封边机的主要零部件在工作中是安全可靠的。     

红外光电转速测量仪

介绍一种用于转子速度测量的红外光电转速测量装置，其传感器采用光电自准直结构，以红外光作为检测光源。光电探测器输出的电信号经过前置放大、动态峰值检出、二值化整形处理及锁相倍频后，由单片机进行计算处理。单片机采用测量脉冲周期和测量脉冲信号个数相结合的方法计算转子转速，既能保证检测的实时性，测量精度也高。转速测量范围可从10r／min到100000r／min。     

基于正交试验的轴流风扇叶片仿生设计与分析

该文基于仿生学的思想,利用领角鸮翅膀和风扇叶片运动的相似性,将领角鸮翅膀的条纹结构和齿槽形态建立在轴流风扇叶片表面上,以达到降低轴流风扇气动噪声的目的。该文采用正交的试验优化方法~([1]),设计了9种形态的仿生风扇叶片。利用CFD仿真模拟的方法将仿生风扇叶片与原型风扇叶片进行对比实验。结果表明,仿生风扇叶片具有良好的降噪效果,在转速分别为2 000 r/min、2 500 r/min和3 000 r/min时,声压级峰值最大可分别降低7.5 dB、6.5 dB和8.4 dB。     

超微粉碎机的物料粉碎分级实验与仿真分析

为了获得超微粉碎机最优的粉碎效果并保证出料颗粒细微且均匀，在一定的刀盘转速条件下使用超微粉碎机进行粉碎实验；为了优选喂料频率，分析不同喂料频率对刀盘粉碎效果的影响；对比试样的粒径分布，分析刀盘和分级轮对物料的粉碎与分级效果；采用Fluent软件将超微粉碎机内部流场可视化，分析不同分级轮转速条件下物料在出料口的质量流率分布以及分级区域的流场状态。结果表明：当刀盘转速为1 232 r/min时，喂料频率对颗粒粒径的分布影响较小，优选喂料频率为20 Hz;分级轮转速对粒径>40μm的颗粒的分级效果的影响更大，但对粒径>0.5～40μm的颗粒的分级影响较小；随着分级轮转速的增大，物料出口处的细颗粒含量增大，粒径减小；当刀盘转速为1 232 r/min、分级轮转速为900 r/min时，粉碎腔内部的速度等值线分布最均匀而且流体流动平稳，切向速度与压力分布的对称性最好，气流在轴向方向上整体表现为上升运动，有利于物料稳定地出料；较优分级轮转速为900 r/min。     

重载列车拨车机动态载荷模型及速度曲线优选

据列车纵向动力学理论建立拨车机动态仿真模型,考虑缓冲器强非线性特性、车钩间隙效应、车辆启动及运行阻力等因素开发出拨车机动态载荷仿真系统。通过列车拨车试验数据验证模型的有效性,据出口拨车机系统初始设计速度曲线预测4万吨列车拨车载荷。结果表明,初始设计速度下拨车机最大载荷为1414.9 kN。通过对4万吨列车速度曲线的优选保证拨车效率及每次拨车距离,拨车机载荷较原方案下降30%,时间缩短5 s。该动态仿真系统可为重载列车拨车机设计提供新手段。     

高转速标准装置研究与建立

研究建立了高转速标准装置,在转速范围30000～100000r/min内,实现了基于直流无刷空心杯微电机和FPGA转速控制的高精度转速的发生,分辨力1r/min,装置校准不确定度1×10-5,k=3。介绍了装置的结构组成和解决的关键技术问题,描述了双闭环控制的策略,给出了校准的实验数据。高转速标准装置是光电转速测量仪和高精度转速表在30000r/min以上量程有效溯源的重要计量标准装置。     

镀锌钢板与6061铝合金搭接搅拌摩擦钎焊

目的 分析Q235镀锌钢与6061铝合金搅拌摩擦钎焊接头在不同旋转速度下的组织性能。方法 使用0.3 mm的Zn作为中间层,通过搅拌摩擦钎焊,焊接6061铝合金与Q235镀锌钢,观察测试其接头组织和力学性能。结果 转速从660 r/min增加到1750 r/min时,随着进入到6061铝合金近缝区Zn元素的增加,铝合金搅拌区孔洞变小。界面Zn过渡层变薄。在适中的转速下,界面结合良好。接头最大平均拉剪力先增加后降低,界面显微硬度升高,硬度梯度增加。结论 搅拌头在1320 r/min转速下,测得搅拌摩擦钎焊接头平均拉剪力为2.33 kN。     

电子油门踏板在线检测装置的研制

研制了一套电子油门踏板性能在线快速检测装置,该检测装置可对踏板传感器输出特性和机械特性进行高精度测试.采用伺服运动全闭环控制方法,实现对踏板转动速度和踏板行程的精确控制.采用多线程数据处理方式,提高检测效率.评定结果表明,该检测装置的重复性和复现性均符合测量系统分析(MSA)的要求,满足电子油门踏板在线检测的要求.     

螺旋转子泵性能测试

目的测试、分析高速螺旋转子泵在不同转速下的性能。方法对高速螺旋转子泵进行三维建模,并建立其理论流量数学模型,进行样机试制及装配。搭建螺旋转子泵性能测试硬件及软件系统,通过Labview对信号进行控制和采集。结果螺旋转子泵实际流量与流量波动随着转速的升高呈线性增加,流量波动从转速为2700 r/min时的0.43 L/min增大到转速为8400 r/min时的1.76 L/min。螺旋转子泵转速小于5800 r/min时,转速增加与实际流量增加基本呈线性关系,当转速超过7000 r/min时,实际流量基本不再增加。结论螺旋转子泵的实际输出流量及流量波动随转速增加而增大,实际输出流量的增大提高了螺旋转子泵的输出压力,而流量波动的增大降低了螺旋转子泵的稳定性。     

基于机器视觉的包装物料自动筛选系统

目的为解决传统人工分拣作业效率低、速度慢、质量难以保证的问题。方法设计一种基于机器视觉的包装物料自动筛选控制系统,适用于多种输送线物料分拣的方案。结合多种图像处理算法,以提高物料筛选精度。改进中值滤波可实现图像预处理;形态学滤波可实现包装物料边缘检测;基于边缘匹配可完成物料识别。最后进行试验研究。结果试验结果表明,对于圆形、方形、三角形物料,所述包装物料筛选系统的分拣精度在99.5%以上,最大抓取速率能够达到150次/min。结论所述图像处理算法能够有效地提取物料边缘并实现物料识别,具有比较高的检测精度和稳定性,可以满足包装需求。     

基于DEM的回转筛分数值模拟和效果研究

目的 在粮食储藏和加工过程中,平面回转筛是重要的粮食筛分清理设备。研究各项筛分处理参数对回转筛筛分性能的影响,并寻找回转筛的最优筛分参数。方法 基于离散元法（DEM）对回转筛在不同参数条件下的回转筛分过程进行数值模拟,以筛分流量、回转速度、回转半径和筛面倾角为4项变量依次进行单因素分析,得出各参数对筛分性能指标（筛分效率、除杂效率和物料流动速度）的影响规律,再以此选取各因素的较优水平范围进行多因素正交试验,并采用矩阵分析方法对试验结果进行权重排序。结果 得到了综合各项性能评价指标较优的参数组合：筛分流量为3.0 t/h,回转速度为465 r/min,回转半径为24 mm,筛面倾角为9°。结论 研究结果表明,寻求更优的筛分效率必然会降低除杂效率和物料流动速度,即物料在筛面上停留时间越长就越能增大其通过筛孔机会,同时杂质通过筛孔的概率也在增大。     

基于ARM的嵌入式包装搬运机器人控制系统设计

目的为提高包装物品生产效率,提升直角包装搬运机器人的稳定性、可靠性和运动精度。方法根据四自由度直角坐标型包装搬运机器人的机械结构和功能需求,设计一款基于ARM嵌入式的直角包装搬运机器人控制系统。控制系统硬件由主控制器ARM,FPGA和示教器ARM组成,主控制器ARM通过串口与FPGA、示教器ARM以及伺服系统进行通讯。同时基于上述硬件结构提出一种改进型S曲线插值速度控制方法。结果实验结果表明,该控制系统下的直角包装搬运机器人定位精度为±0.5 mm,完全满足设计要求。结论该控制系统能够满足实际作业需求,提升了包装效率,降低了成本。     

Piezoelectric ultrasonic motor using longitudinal-torsional composite resonance vibration

A piezoelectric ultrasonic motor, which uses longitudinal and torsional composite vibration, is examined in order to obtain high torque characteristics with small diameter. Piezoelectric ceramic elements, oscillating in both longitudinal and torsional modes, respectively, are used as piezoelectric stiffened modes having high electromechanical coupling factors k(33) and k(15), respectively. It is found that the resonant frequencies for longitudinal mode and torsional mode could coincide with each other in the ultrasonic motor, according to finite element method analysis and experimental measurement. The motor operating in both resonant vibrations indicated good performance. The 20-mm diameter motor exhibited 4 kgfcm maximum torque, 450 r/min maximum rotational speed, 40% maximum efficiency, and quick responsiveness, within 2.5 ms.     

吨袋内纸箱码垛生产线的设计与仿真

目的 设计一条码垛生产线,可以实现在吨袋内完成纸箱的码垛.方法 基于吨袋及纸箱的基本特点,使用撑袋装置实现了吨袋的自动撑袋,利用高位码垛反套的方法解决吨袋内无法码垛的问题,基于Adams软件对部分重要机构进行运动学及动力学特性分析.结果 该生产线中的撑袋码垛为一种新型设计装置且每小时可码垛至少1200箱;升降装置可完成1060 mm的行程位移,其上升和下降中的最大速度分别为400,377 mm/s,速度、加速度在一定范围内浮动,运动性能较为稳定,符合实际需求;受力情况符合预期,没有多余外力阻碍.结论 该码垛生产线提前对设计方案合理性进行分析,生产线设计合理,可以满足在吨袋内纸箱码垛的要求,同时保证了码垛过程中的稳定性,对相关码垛装置的设计与研制具有一定借鉴意义.