自重构螺旋桨的机构设计及其水动力性能分析

针对目前普通螺旋桨推进效率偏低等问题,突破传统螺旋桨的设计理念,提出并设计一种新型的自重构螺旋桨,其桨叶能够根据划水的需要自动开闭。对所设计的自重构螺旋桨的结构进行综合分析,通过螺旋桨浆叶构态的分析,给出三种变形构态。假设螺旋桨在理想流体中匀速旋转,运用流体力学理论经过进一步推导得到桨叶运动轨迹,对自重构螺旋桨机构进行运动分析。根据新型螺旋桨系统的结构特点和工作原理,基于升力线理论和叶元体理论对其诱导速度、推力和转矩分别进行研究,建立自重构螺旋桨的水动力性能理论分析模型,并进行数值仿真。计算自重构螺旋桨的效率,与传统船舶用螺旋桨的敞水性能进行对比研究,研究结果证明了新型的自重构螺旋桨的优越性。     

矢量推进器传动链的动力学仿真

基于一种新型的螺旋桨矢量推进器,分析其运动规律,对运动参数进行理论推导,并应用ADAMS软件对推进器传动链进行动力学仿真分析,得到了运动链约束参数和推进器的运动参数。仿真结果验证了建立的动力学传动链模型符合传动规律,参数设置合理,并为进一步研究提供了基础。     

可重构磁耦合水下推进器的磁场分析及性能评估

在保证微小型水下机器人运动灵活的同时,降低矢量推进器机械复杂性,改善其防水密封问题,设计了一款可重构磁耦 合的水下矢量推进器。 基于磁耦合非接触式动力传输,解决了驱动电机与螺旋桨之间的防水问题;与此同时,采用重构机构在 两自由度内改变螺旋桨位姿,实现了可重构矢量推进水下机器人的目的。 在建立磁耦合磁场模型的基础上,通过 ANSYS Maxwell 磁场仿真与搭建的磁转矩测量装置,验证了磁场建模的正确性并分析了重构机构对磁耦合动力传输磁转矩的影响。 在 此基础上,进一步搭建了螺旋桨水下测力装置,评估了转速与推力以及不同重构角下最大矢量推力的变化情况。 结果表明,推 进器能够在[-15°,15°]两自由度可重构角范围内稳定地输出矢量推力。     

水下矢量推进器的动力学分析

基于一种新型的深海螺旋桨矢量推进器,对其受力进行了分析和工程上的简化,建立了其动力学模型,并应用ADAMS软件进行了动力学的仿真与分析,得到了该推进器的动力学特性,为进一步的研究提供了基础。考虑到柔性轴系对整机性能的影响,将对螺旋桨轴进行柔性化处理,研究结果表明,柔性螺旋桨轴对系统动力学特性的影响非常明显。     

新结构高效（节能）异步电动机的实用化研究

介绍了一种新型高效节能电机,详细概述了其研制方法、仿真过程、基本结构和工作原理,通过其基本的结构理论分析了其优越性,并通过实验对其性能进行进一步研究,理论与实践相结合得出一款高效节能异步电机,尤其在电动汽车领域具有很好的节电效果,经济效益显著,值得推广。     

可重构磁耦合推进水下机器人设计与性能评估

为了经济高效地实现矢量推进,提高水下机器人的机动性能,设计了一种新型矢量推进水下机器人。该机器人采用两个可重构磁耦合推进器作为推进系统的主动力单元,每个推进器都具备两个自由度的矢量重构能力,相较于传统水下机器人,拥有更高的可操纵性和灵活性。本文通过建立推进系统模型,完成了机器人的运动规划,并利用测力实验装置,对机器人的动力性能进行了评估。在此基础上,对机器人进行了前进、偏航、上浮、下潜等多自由度的运动控制实验。实验结果表明,该机器人能够高效地实现多个自由度的运动,新型可重构磁耦合推进器能够稳定的提供矢量推力,验证了该设计方案的可行性。     

基于变胞原理推进器的原理分析及改进设计

通过结合变胞原理,从概念上提出了一种新型高效节能推进器,并对其工作原理进行了阐述。通过分析发现其在原理上的缺陷,为此对机构进行了改进。分别通过CFX、Adams、Workbench分析,求得稳态下桨叶的受力,论证了推进器在运动原理、结构上的可行性。最后,通过计算求得其理想推进效率。     

船用螺旋桨的逆向建模研究

为了缩短船用螺旋桨的再设计周期,降低再设计难度,针对船用螺旋桨提出了一种基于逆向设计软件Geomagic Design X和三维建模软件UG的逆向建模方法。详细介绍了螺旋桨的逆向建模过程和主要操作流程,通过比较放样和面片拟合生成叶片NURBS曲面的方法和原理,得到一种合适的叶片曲面作为叶片重构的基础。采用Geomagic Quality软件对螺旋桨进行整体精度分析,结果发现螺旋桨重构模型和螺旋桨点云数据之间的偏差在允许范围之内,验证了此螺旋桨逆向建模方法的可行性,同时为类似的逆向建模提供了思路。     

新型高效超音速等离子弧喷涂技术研究与开发

本文研究了种新型高效节能超音速等离子喷涂技术。主要工作包括先进的高效超音速等离子喷涂系统的设计．超音速等离子焰流特性的研究以及它对等离子喷涂粒子的影响。通过对陶瓷涂层质量的比较。证明了新型高效节能超音速等离子喷涂技术的优越性．开发了新型高效节能超音速等离子喷涂技术的应用领域。     

一种具有三维空间自重构能力的新型模块可避障运动仿真研究

提出一种具有三维空间重构能力的新型模块化自重构机器人,根据不确定目标构型的机器人重构运动规划策略,对机器人模块及其周围环境进行描述;采用三维相对方位描述方法,建立了机器人可避障运动规则库,并结合VC＋＋与Open GL技术开发了基于可避障运动规则库的机器人仿真运动平台,验证了该方法的高效性。     

Aerodynamic design and analysis of a propeller for a micro air vehicle

AU-80 propeller and its modified version, U-75 propeller, are used for a micro air vehicle. The performance characteristics of a U-80 propeller and a U-75 propeller have not much known in the published literature. Thus, their aerodynamic characteristics are investigated using a lifting surface numerical method. The lifting surface method is validated by comparing computed results with measured data in a wind tunnel. From the computed results, it is found that the U-75 propeller produces larger thrust with higher efficiency than the U-80 propeller. To enhance the performance of these propellers, a new propeller is designed by following the sequential design procedures with the design parameters such as hub-tip ratio, maximum camber and its position, and chord length distribution along the radial direction. The performance of the designed propeller is shown to be improved much comparing with those of both the U-80 and U-75 propellers.     

新型双联泵结构的液压动力转向泵的开发

采用双联叶片泵结构的新型转向泵取代目前常用的、能量损耗较大的双作用叶片结构转向泵.介绍了这种新型泵的工作原理和结构,并与常用双作用叶片泵结构转向泵进行比较、分析,结果表明这种新转向泵能够有效提高转向泵在高转速下的工作效率.     

基于CAM的螺旋桨四轴加工方法研究

为降低螺旋桨加工成本,提出了一种新的加工方法－分割式加工方法。将螺旋桨的芯轴和叶片分离,用数控车床加工芯轴,用四轴加工中心加工叶片。加工完成后用配合的方式将叶片安装在芯轴上,从而避免了使用昂贵的五轴数控加工中心加工螺旋桨。设计结果表明,采用该方法加工出的螺旋桨零部件,其精度和装配精度可与五轴数控机床加工的性能相当。     

Geometric modeling and tool path generation of model propellers with a single setup change

A model propeller plays important roles in the design of the marine vehicles. The cavitations, the erosion, the pressure fluctuation, and the flow are measured by the model propeller. These measurements help to create the actual marine propeller. In this paper, geometry modeling and tool path generation for a model propeller are proposed, and the hub surface and lateral surface of the wing surfaces are generated by the proposed method. Considering the characteristics of the model propeller, efficient Cutter Location (CL) data are proposed: (1) the finish machining is completed with one setup posture. (2) A four-axis machining algorithm is proposed that makes it possible to the propeller with one setup and that minimizes machining error. (3) To minimize the maximum machining load, zigzag machining and an outside-to-inside tool path are introduced. A tilting guide curve is proposed to determine the tool axis vector. A smoothly changing tool axis vector is obtained through this curve, and the calculation is simple and fast. The results demonstrate that the proposed method is useful for the manufacturing of model propellers.     

宏压电纤维致动的水下推进器性能及机理

提出了一种宏压电纤维复合材料(macro fiber composite, 简称MFC)致动的仿鲹科身体/尾鳍(body or caudal fin,简称ＢＣＦ)水下推进器。利用搭建的实验平台测试了不同驱动电压条件下推进器的摆动性能,推进器在峰峰值为1 000 V,频率为17.7和3 Hz的激励电压下分别取得空气中最大摆幅峰峰值为45 mm,水下最大摆幅峰峰值13 mm。借助计算流体力学(computational fluid dynamics,简称ＣＦＤ)研究了仿生推进器在稳定摆动过程中流场特性和尾迹旋涡的分布情况,从推进器端部观察到的“反卡门涡街”结构揭示了仿生推进器的流体动力学机制和摆动式推进机理。推进器端部在x方向上的平均推进力可达1.5mN。研究成果对压电纤维致动器在仿生推进器的优化设计和提高其推进效率提供技术支持     

纯扫式街道垃圾清扫小车的设计

为了改进纯扫式垃圾清扫车的工作性能,在分析传统纯扫式清扫车清扫部件结构和原理的基础上,设计了一种新型纯扫式街道垃圾清扫小车.小车改进了传统纯扫式清扫车撮土板的设计.试验表明清扫小车克服了传统纯扫式清扫车的不足,提高了工作性能,清扫效果好.     

半转叶轮仿生推进器及制动力与力矩的计算

半转叶轮仿生推进器是基于半转机构实现韦斯-福(Weis-Fogh)效应的仿生原理构建的新型船舶推进器.文中介绍了推进器的构成及其不同于螺旋桨推进器的推力原理,通过对其叶片进行速度和负载分析,求出在制动这一特殊工况下的制动力、力矩及系统运动方程.     

水下清刷机械手的总体设计及方案分析

目前急需研制船舶表面水下自动清刷机器人,国内外对螺旋桨水下自动清刷机器人的研究还很少,水下清刷机械手的设计分析具有重要价值。针对要完成螺旋桨桨叶复杂曲面水下自动清刷作业的机械手,进行了方案设计,水下清刷机械手作为水下机器人的拓展模块,由2只具有对称结构的抓取机械手和1只清刷机械手组成,介绍了机械手的技术参数、总体系统、原理、功能和工作空间。该方案合理解决了高效、完整地对目标4叶螺旋桨进行清刷作业的关键问题。     

船舶尾轴承变形对其承载能力影响的理论及试验研究

由于船舶螺旋桨的较大重力的作用,螺旋桨轴和尾轴承易发生变形,改变了尾轴承与螺旋桨轴颈之间的间隙分布,在尾轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角。对轴承油膜承载能力与轴承变形角之间的变化关系进行了数值计算,计算结果表明：随着变形角的增大,轴承的油膜承载能力会增大,继续增大变形角,轴与轴承发生部分刚性接触,承载能力迅速增大。同时通过在船舶轴系模拟试验台上测试了轴承油膜压力与变形之间的变化曲线,验证了计算结果的正确性。