非接触式电能传输系统的松耦合变压器特性分析

分析了松耦合变压器的特点,利用有限元模型分析了铁芯材料、线圈位置、气隙大小对变压器耦合系数的影响,并通过实验验证了模型的正确性.同时针对原/副边漏感的特性进一步讨论了原/副补偿问题,并给出了具体的补偿网络.     

旋转超声振动加工中非接触电能传输特性研究

针对旋转超声振动加工中接触式电能传输方式存在的弊端,提出了一种非接触电能传输系统。建立了非接触电能传输松耦合感应模型,理论分析了电能传输效率的影响因素,对松耦合变压器原/副边进行了阻抗匹配;仿真分析了系统电压增益、原/副边功率及传输效率随负载和松耦合变压器设计参数的变化规律;实验研究了系统传输效率和电源频率、磁芯间距之间的影响关系,证明了方案的可行性。     

非接触式扭矩仪中的感应供电技术

为了实现非接触式扭矩仪中的转子电路的无线供电,设计了采用单管谐振变换和松耦合变压器的感应耦合电能传输系统,并且通过状态空间法对等效的电路拓扑进行了建模分析.实验结果表明:可以使用该模型较为精确地分析电路的性能,同时,利用感应耦合供电系统中松耦合变压器原副边可分离的特点,可以实现非接触式扭矩仪中的无线感应供电,对类似应用也有一定的参考价值.     

非接触式旋转超声加工装置的电路补偿研究

针对松耦合变压器耦合系数较低和漏感的问题,对非接触电能传输装置的结构特性和补偿方式进行深入研究。借助Maxwell软件对松耦合变压器的磁场进行仿真分析,求解磁场的分布情况和不同气隙下对应的自感互感参数,并结合等效电路和松耦合系统的互感模型,阐明了四种补偿方式电容参数的计算过程。最后,通过理论计算和Multism仿真分析,研究不同补偿方式和多种因素对系统传输功率的影响。不同因素对传输功率影响的分析结果,可以为实际工程设计提供参考,具有重要的意义。     

数控插齿机的误差建模与误差补偿解耦

为提高数控插齿加工精度,需对其误差进行补偿。通过分析插齿机床的运动特点,建立了插齿机运动模型;基于机床误差运动学原理,推导出用齐次变换矩阵描述的刀具相对于工件的误差模型;基于小误差补偿运动假设和微分变换原理,对各轴运动副的误差补偿量与刀具相对于工件的位置及方向误差模型间存在的耦合关系进行了解耦,获得了影响插齿加工精度的各运动副位置或方向误差补偿量。     

非接触电能传输关键技术研究

非接触电能传输采用电磁耦合感应的方式进行电能传输,具有无磨损、可靠性高、柔性好、安全性高及使用寿命长的特点。非接触电能传输系统研究的主要问题是提高传输效率和适用性。建立了基于互感参数的耦合模型,用反映阻抗分析了初次级电路的相互能量交换及相互影响。研究了功率补偿的方法和适用范围,对初次级绕组进行了详尽的补偿分析,设计了初次级绕组的补偿方案。对耦合环节进行了实验研究,利用平面变压器技术,将线圈整合在电路板上,在保证传输效能的基础上,有效减小了传输系统的体积。     

三线圈无线输能主回路研究与仿真分析

针对采用耦合模理论或二端口网络分析多线圈的无线输能系统,不能从理论上很好地揭示补偿电容与电感如何谐振的缺点,提出了变压器等效模型分析。对于三线圈输能系统,首先分析了主电路的基本结构,其次根据变压器等效原理将主电路进行等效,并基于谐振原则从理论上确定了补偿电容的值,最后理论推导了线圈间互感在设计值附近变化对系统特性的影响。仿真研究了负载、互感变化对系统性能的影响。研究结论为大功率无线输能系统设计提供了参考。     

新型电动汽车无线充电系统研究

为解决交流充电电动汽车无线充电系统副边需要多级电能变换的缺点,提出了一种基于矩阵变换器的无线充电系统,其原边采用单相无线供电拓扑,经原副边耦合及谐振补偿,借助于单相矩阵变换器,可直接实现电动汽车交流充电,且充电电压幅值可调,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

自补偿的磨损模型研究

本文以钢厂轧机压下系统的丝杆螺母副为例，考虑了金属直接接触，流体膜和磨损自补偿膜的减磨作用，在理论分析和试验综合的基础上，建立了磨损自补偿润滑下钢－铜摩擦副的磨损模型，该模型能较好地解释一系列摩擦学试验和分析试验结果。     

功率超声加工的无线传能装置设计

数控机床功率超声加工通过将高频轴向超声振动叠加在旋转刀具上,能够有效降低切削力,适用于加工各类特种材料。传统的超声加工系统通常通过接触式滑环进行供电,该供电方式存在电刷容易磨损、互换性不强等缺点。通过设计基于非接触式变压器的无线传能供电装置,设计变压器原副边的补偿电路,并采用Maxwell软件对其进行了电磁仿真,研究了气隙对传输效率的影响,最后实验验证该数控加工装置的性能。结果表明,电能传输效率随气隙的增大而减小,该补偿电路设计能有效提升数控机床超声加工刀具的振动性能。     

齿轮传动转子系统弯扭耦合振动研究

为分析齿轮传动复杂轴系的振动问题,根据有限元法和拉格朗日法,考虑陀螺效应、油膜支承等因素,得到了转子-轴承系统的弯扭耦合振动模型;在此基础上,根据齿轮副运动过程中啮合刚度和啮合阻尼的变化,得到了齿轮副系统的弯扭耦合振动模型。然后,根据齿轮副的实际排列方式,引入方位角,使得转子模型与齿轮副模型坐标统一化,并将其耦合到一起,得到了更加接近实际的齿轮转子模型,并且计算了其临界转速和振型。研究结果表明,耦合后转子的临界转速低于单转子的临界转速,齿轮传动对转子轴系振动有着明显影响。     

五轴数控机床综合误差补偿解耦研究

五轴数控机床具有3个移动副和2个转动副,能对复杂曲面实现高精度加工,然而其误差补偿运动却比较复杂,因为其各运动副的误差补偿运动量与刀具和工件间的误差值(位置及方向误差)间存在一定的耦合关系。通过分析五轴机床的运动特点,用齐次坐标变换的方法建立了各运动副坐标系间的变换矩阵。基于小误差补偿运动假设,分析了误差运动和补偿运动间的相互关系,对五轴机床各运动副的位置及方向误差补偿运动进行了解耦,建立了可以进行空间五个误差补偿量计算的数学模型,为五轴机床的误差实时补偿提供了理论基础。     

精密钢球传动耦合热弹性半解析接触模型及其接触特征

在修正精密钢球传动受力模型和相对滑动模型基础上,建立精密钢球传动啮合副耦合热弹性半解析接触模型。采用热源法推导啮合副接触温升的半解析式,并利用影响系数法计算考虑耦合热弹性影响的啮合刚度和啮合副变形。为提高模型的计算效率,给出了对应公式的离散卷积形式。深入分析精密钢球传动的耦合热弹性接触特征,并通过对比分析验证半解析模型的可行性。结果表明:中心盘外侧齿面上的接触温升相对最高,行星盘内侧齿面上的接触温升相对最低;啮合副耦合热弹性接触模型计算的啮合副变形和啮合刚度要大于Hertz接触模型的计算结果。研究结果可为考虑热特性的精密钢球传动动力学特性的研究以及实际工程应用提供一定的理论依据。     

摩擦系数—运动粘度的多层神经网络计算模型研究

建立了预测磨损自补偿状态下润滑剂运动粘度对４５钢／锡青铜副摩擦特性的影响规律的ＢＰ神经网络模型,该网络可较准确地预测润滑剂粘度对摩擦副摩擦系数的影响规律,为摩擦学设计的程序化计算和分析提供方便且有效的工具。     

FRA在变压器绕组变形故障诊断中的应用

变压器的电磁分析在科学研究和工程应用中一直是一种研究变压器故障的重要方法。目前基于FRA的变压器绕组的建模多数都是单一的电路模型,忽略的磁场方面的重要作用。因此利用大型多物理场耦合软件建立变压器绕组的二维有限元模型,用场路耦合的方法实现了变压器的漏磁场仿真。模拟了绕组的变形故障,采用FRA的方法分析研究绕组径向的变形尺寸以及发生变形的位置对变压器绕组的传递函数的影响,对变压器绕组故障的研究提供一定的理论指导。     

水液压泵柱塞套变形特性的流固耦合研究

为实现水液压泵柱塞副的高效密封并自动补偿其磨损间隙,提出了一种柱塞副密封间隙自动补偿结构。通过流固耦合仿真技术研究了不同柱塞套厚度和环形槽宽度下柱塞套在内侧环形流体和外侧环形缝隙流体耦合作用下的变形特性。仿真结果表明,在相同的工作压力、流体域边界条件下,当环形槽宽不变时,随着工程塑料聚醚醚酮(PEEK)材质的柱塞套厚度的增大,柱塞套变形量逐渐减小;当柱塞套厚度不变时,柱塞套变形量随着环形槽宽的增大而增大。建立了柱塞副间隙自动补偿试验系统并进行了初步试验,试验结果和仿真结果基本一致。     

热轧带钢尾部鱼尾形状与控制研究

采用刚塑性有限元法建立立轧／平轧三维热应力耦合有限元模型，并对宝钢2050热轧带钢粗轧机组轧制过程进行了全过程模拟。模拟所得的带钢尾部形状与现场图片吻合良好，有效地验证了计算模型。通过有限元仿真计算，研究带钢尾部鱼尾形状形成机理，得到了粗轧各道次轧后带钢尾部鱼尾切损的分布规律。提出了立轧／平轧负张力控制轧制带钢尾部的方法，通过计算表明该方法能够有效减少带钢尾部鱼尾切损量。建立了E】机架新的短行程控制模型，通过对比分析可知新模型比原模型能更好地改善尾部形状。     

基于神经网络的并联机床结构精度的研究

针对并联机床各运动副误差难以直接测量的问题，设计了基于神经网络的并联机床结构精度标定测试系统。利用神经网络建立并联机床误差补偿的数学模型，将非线性误差作线性处理，修正难以模型化因素造成的误差；模型化因素造成的误差由三坐标测量机修正。实验证明，误差的90％可由三坐标测量机修正，而残留误差的1／3～1／2可用神经网络修正。     

四轴数控机床误差综合建模原理及分析

详细分析了机床运动副的误差运动，利用基于齐次坐标变换的方法分析并给出了一台既包含移动副又包含转动副的四轴数控机床的误差综合数学模型，此模型中不仅包含了机床的几何误差且包含了热误差共计46个误差元素。本数学模型的建立方法可为其它类型的四轴及各种五轴数控机床的误差综合建模分析及误差补偿提供参考。     

板材调宽轧制头部形状控制有限元分析

利用数值仿真技术建立立轧／平轧三维热应力耦合有限元模型，对宝钢2050粗轧区实际工况进行仿真计算。计算所得的带钢头部形状与实测结果吻合很好，说明所建模型合理且有效。针对宝钢2050现场轧制实际问题，研究了立轧／平轧过程带钢头部的非稳态变形规律，给出了立轧头部等效应力、等效应变及厚向位移分布规律。根据模拟计算数据建立控制带钢头部形状的短行程控制模型。通过对比分析可知，所得新模型比原模型能更好地改善头部形状及减少切损量。