摆-球“永动” 器结构设计及工艺分析

以提高能源利用率为目的,设计了一种摆-球“永动”器.为了减少能量损失,使单摆来回摆动的时间尽量长,在轨道的选择上,通过对摆线轨道、抛物线轨道和圆弧轨道的效率计算发现,若小球由曲线轨道一侧的最高点开姑下落,计算小球经过最低点后回复到轨道的另外一侧的最高点的高度值,摆线轨迹、抛物线轨迹和圆弧轨迹分别为0.88、0.77和0.61.考虑到三个数值相差不大,通过对加工经济性的分析发现,摆线加工难度大,费用高,圆弧轨道使用普通机床即可达到较好的效果.因此,最终确定圆弧轨道方案.在碰撞过程中为实现能量交换,根据完全弹性碰撞的条件,采用质量相等的两小球.V型槽与小球的接触面积小,能量损失小,小球运动也更加稳固.通过比较摆杆和摆线,发现摆杆的计算误差较大,而选择摆线连接摆球还可以避免使用轴承.实物模型中,当摆球初始速度为0,以摆拉到水平位置为起始位置下落时,摆球碰撞次数为4次,来回摆动时间为12.8 s.     

架空输电线放线滑车悬挂器的结构设计

放线滑车是架空输电线布置过程中必须使用的工具,悬挂器用于将它悬挂在铁塔的横担上,现场使用的悬挂方式粗犷。通过对现场条件,特别是目前使用悬挂方式的不足进行分析,设计了三种形式的悬挂器,分别说明了它们的结构特征和工作原理,并分析它们的优劣势。基于有限元计算软件对悬挂器和铁塔承载角钢的应力分析,确定了L型悬挂器的钢锁孔的横向尺寸。     

排球模拟机器人送球系统

发球器是排球模拟机器人中的核心部件,发球器中送球系统的主要功能是接收计算机的指令,准时、正确地将球送出发球机构,确保与图像保持一致.要求发球系统工作可靠,动作准确.在项目研究过程中,设计多套运动方案,经对比、研究后,选择电磁铁驱动送球器,双弹簧回位送球器,双圆柱、双滑套送球器.实际使用结果表明,该方案结构简单、工作可靠、动作准确、响应速度快.     

膨胀尾管悬挂器地面试验研究

膨胀尾管悬挂器通过膨胀金属本体与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,现场作业时采用泵车加压使悬挂器产生推力驱动本体膨胀。研制过程中进行地面膨胀试验时,由于管串长度较短造成泵压增加过快导致瞬间高压产生,存在安全风险。针对该问题提出了膨胀悬挂器地面试验方法并优化管串结构,采用安全阀防止高泵压产生保护泥浆泵,管串压力升高到设定值时安全阀泄流孔能够打开泄压,试验表明该管串能够安全完成悬挂器地面膨胀试验,为后续研究提供支持。     

重载点接触热弹流润滑中油膜速度分析

对HKD-1型航空润滑油进行了重载点接触热弹流计算和不同滑滚比下油膜速度分析,并进行了试验验证.结果表明:油膜速度随滑滚比的增加而增大,油膜速度沿滚动方向和厚度方向越来越大,不同模型下得到的油膜速度分布形状不同.Evans-Johnson模型预测的速度分布较准确,牛顿模型预测误差较大.重载下,该润滑油表现为非牛顿特性.     

基于电磁感应原理的球压试验压痕直径测试传感器研究

球压试验中传统的压痕测量方法由于难以准确区分压痕的真实边界,很容易导致测量结果出现较大偏差.基于电磁感应原理的球压试验压痕直径测试传感器,应用了互感线圈轴向距离发生变化会引起互感电压变化的原理.在球压试验中,当球压试验装置在重力作用下向下发生位移时,互感线圈轴向距离变大,从而引起互感电压发生变化.通过试验对位移量与互感电压建立数学模型,可对球压试验装置的向下位移量进行定标.应用基于电磁感应原理的新型传感器,可较为准确地测量出施压装置向下的位移量并计算出压痕直径,为球压试验的结果判定提供较为准确的依据.在实际研究中,通过理论分析与大量的试验数据相关结合,验证了应用该传感器进行球压试验压痕直径测试的可行性.     

筒型永磁涡流阻尼特性理论建模及实验研究

筒形永磁涡流阻尼器具有优越的减振制动能力,广泛应用于建筑桥梁和军事装备等领域.为了研究筒型永磁涡流阻尼特性,建立了圆柱形永磁体在导体筒内阻尼下落实验系统,建立了理想状态下圆柱形永磁体磁场强度空间分布公式,推导了永磁涡流阻尼系数及永磁体阻尼下落速度计算公式,研究了导体筒壁厚及空气间隙对涡流阻尼特性的影响.考虑实验系统中实际情况的影响,修正了永磁体阻尼下落速度公式,理论计算结果与实验结果一致,验证了理论模型的正确性.结果表明永磁体在导体筒内部运动时阻尼系数可作为常数,导体筒壁厚及空气间隙对电磁涡流阻尼特性有显著影响.     

膨胀悬挂器力学性能分析及试验研究

采用解析方法、有限元方法对影响悬挂器膨胀力的关键技术因素进行研究,得到了膨胀锥结构、本体材料等因素对膨胀力的影响规律。针对膨胀悬挂器实际工作状态,对膨胀本体在上层套管内膨胀进行了计算与试验研究,得到膨胀力、悬挂力与本体结构的关系。试验表明所采用的计算、试验方法能够较为精确的计算本体发生塑性变形所需要的膨胀力及膨胀后形成的悬挂力,研究成果为提高膨胀尾管悬挂器性能与整体结构优化设计提供了依据。     

对称6-6 Stewart平台实时位置正解的高效算法

给出了对称6-6 Stewart平台连续运动实时位置正解的3种高效率数值方法。第一种方法对原始的六维非线性方程组进行同解变换后,使用简化的牛顿迭代法求解。第二种方法利用位置反解来求解平台的位置正解,通过引入特殊的矩阵求逆公式提高了计算效率。第三种方法是将非线性方程组由六维降到四维,再采用简化的牛顿迭代法求得数值解。要求正解精度达到10-8情况下,3种算法平均耗时依次为20.46μs、11.67μs和5.99μs,满足了平台运动控制实时解算位姿的要求。     

耐张塔滑车悬挂器的有限元分析和结构优化

为了改变现场粗犷的施工模式,设计了悬挂器,用于将放线滑车悬挂在铁塔的横担上。首先为了清楚悬挂器的工况条件,对其受力进行了分析。然后建立了三维几何模型和有限元计算模型。基于计算得到的应力云图,对钢索孔的横向位置进行了优化,减少了悬挂器和横担角钢的应力;并对零件进行了局部增强和削弱,减小了设备的应力和重量。     

高速滚珠丝杠副动态接触特性求解

高速滚珠丝杠副广泛应用于数控机床,其内部动态接触特性的求解是研究滚珠丝杠副传动性能的理论基础。在分析了动态特性方程组中各个方程的最终变量为实际接触角的基础上,提出了以接触角为变量迭代求解动态特性方程组的计算方法,并通过对接触角变化量的特点进行分析,准确地确定了接触角求解域。该方法较Newton-Raphson方法简化了计算工作量。最后运用该方法和NewtonRaphson方法对算例进行对比求解,计算结果表明了方法的可行性。     

高速角接触球轴承动态刚度的分析与计算

在Hertz接触理论的基本上，结合Newton-Raphone法，针对定位、定压两种不同的预紧方式，分析计算了轴向力和径向力联合载荷作用下高速角接触球轴承的动态刚度，结果表明：定位预紧下轴向刚度和径向刚度随转速增加而增大；定压预紧下轴向刚度随转速增加而减小，径向刚度随转速增加而增大。     

辊压自动化传输设备桥式起重机吊架力学特性研究

以辊压自动化传输设备集中驱动桥式起重机吊架为研究对象,针对通过传统设计方法设计出的桥式起重机吊架,采用有限单元法对吊架进行强度和刚度考核,并进行模态分析。通过强度和刚度分析发现,通过传统手段设计出的吊架具有较大的安全富裕度,造成一定的资源浪费,可进行优化;通过模态分析可直观地分析吊架的动态特性,发现薄弱环节,有意识地避开吊架的固有频率,以免发生共振。     

质量守恒润滑模型的快速数值计算方法

为了准确地预测流体动压润滑的油膜压力分布,流体润滑模型的数值计算需要采用质量守恒的空穴边界条件,然而,采用质量守恒的空穴边界条件将会导致求解流体润滑模型的计算时间显著增加.为高效精确地求解流体动压润滑问题,结合Fischer-Burmsister-Newton-Schur(FBNS)方法和网格细化(Grid refin...     

考虑齿轮传动影响的高速动车组电机吊架载荷及动应力研究

针对CRH3型高速动车组电机吊架焊接结构,结合有限元法和刚柔耦合多体动力学法建立考虑齿轮传动系统的啮合振动的高速列车动车整车动力学模型,仿真计算得到电机吊架在列车加速和匀速运行工况下的动载荷;利用准静态应力法计算两种工况下电机吊架上危险节点的动应力,通过对比吊架上危险节点动应力的模拟计算结果和线路实测结果研究齿轮传动系统的啮合振动对车辆运行中电机吊架所受载荷及其上危险位置动应力的影响。结果表明:在齿轮传动系统啮合振动的影响下,电机吊架的动载荷及其结构危险节点的动应力显著增大,垂向振动加剧,而且动应力仿真结果与线路实测结果更接近。因此,在对高速列车结构件进行动应力仿真时,为了更准确地仿真结构振动对动应力仿真结果的影响,应该在结构件弹性化的基础上,同时考虑齿轮传动系统啮合振动的影响。     

6061铝合金球头铣刀铣削力模型的实验研究

根据4因素4水平法正交实验法设计实验方案,运用正交回归分析方法建立了球头铣刀切削力经验公式,对该回归方程和系数进行显著性检验,并通过铣削实验.验证所求公式的准确性.文中利用试验方法分析了铣削用量与铣削力的相互关系,为进一步优选铣削用量和薄壁件变形分析奠定了扎实的基础.     

基于牛顿-拉普森及Hertz理论的轴承性能分析

根据深沟球轴承的工作特点和负载条件,建立简化力学模型并定义载荷条件和边界条件,通过对模型的计算分析,找出深沟球轴承的最大应力位置和应力分布规律图。然后在由ANSYS转化成节点及元素组成的有限元模型中,运用完全牛顿-拉普森方法进行接触应力的静力学求解,最后根据Hertz椭圆形点接触理论,用微积分的方法求出轴承的刚度变形和应力与位移的关系。这种利用有限元分析软件与基础理论联合求解刚度的方法更精确、更有效、更实用可靠,为滚动轴承的选择和维护使用提供了更多依据,计算方法也便于工程应用。     

高速角接触球轴承中的冲击滑动研究

高速角接触球轴承中,球与保持架的碰撞会导致球与滚道的冲击滑动,从而引起滚道划伤和轴承早期失效。为探究球与保持架的冲击碰撞导致的瞬时滑动,以某高速角接触球轴承为研究对象,通过对联合载荷下角接触球轴承的动力学仿真,分析了变速工况及保持架结构参数对球与保持架的冲击碰撞、球与滚道的冲击滑动以及零件磨损率的影响。结果发现,加减速及恒定转速下,球与保持架的运动呈现周期性变化;由于球进入和离开径向载荷区域时公转角速度的变化,球与保持架碰撞并导致球相对内、外圈滚道发生冲击滑动;为适应球公转角速度的变化,适当增大兜孔间隙,可以减小球与保持架兜孔碰撞力的大小和频率,从而减小球与滚道的冲击滑动以及保持架的磨损率。     

箱形结构声辐射性质的试验研究

以变速箱为对象,对实际激励条件下箱形结构的声辐射效率进行了试验研究,研究这种结构在实际激励下的声辐射效率同己知的简单结构声辐射效率的异同以及激励的改变对辐射效率的影响。通过试验发现,总体上变速箱辐射效率随频率的变化规律同简单构件的辐射效率是一致的,但在250 H z以下的低频区域,变速箱的辐射效率大大高于任何一个经验公式的计算结果;通过换档试验发现,激励的改变对辐射效率的影响不显著,工程计算可以不予考虑。由于变速箱在3个方向尺寸差别不大,其辐射性质具有平板和球源的双重特征,辐射效率介于平板和脉动球源之间,因此在工程应用时可以取平板和脉动球源辐射效率的平均作为此类结构的辐射效率。     

复杂管道应力分析中的支吊架布置方法

针对核电厂复杂管道系统应力分析中支吊架布置设计,基于有限元分析,以管道应力分析的专业计算软件为平台,对其进行了大量的数值模拟计算。总结了管道应力分析中支吊架布置过程和方法,并以设计实例验证了该方法的可靠性和有效性。