基于多体动力学的深海开采装备虚拟样机设计及仿真

深海资源开发项目是我国根据《联合国海洋公约法》的规定在北太平洋克拉里昂一克林帕顿断裂带所拥有的7．5万Km^2的商业资源开采权。项目具有开发周期长、涉及装备多且复杂、开发费用高、涉及知识领域多和参加单位多等特点，采用虚拟样机技术进行开采装备设计和虚拟开采符合我国的国情，也是利用信息化技术改造我国传统装备设计水平和     

贴片机运动平台振动优化分析

应用ADAMS软件对贴片机进行了振动优化分析。针对贴片机结构特点,基于振动分析数学原理与多体动力学原理建立贴片机多体振动模型;在此模型基础上,进行刚度与阻尼等参数影响下的设计研究分析;最后,基于影响最大的几个参数对贴片机系统进行了振动优化分析。分析结果表明,下机架与地脚的连接参数对贴装头振动影响较小;Y向滑块与横梁连接板的连接参数对贴装头振动影响较大;优化模型垂直方向的振幅被控制在10μm之内,系统防振性能得到提高。     

高速直齿轮本体温度场的仿真与试验研究

综合运用齿轮啮合学、摩擦学和传热学知识,精确计算了轮齿不同啮合位置的摩擦热流密度以及轮齿啮合面、端面的对流换热系数。利用ANSYS软件建立了直齿轮单个轮齿的有限元模型,获得了轮齿的本体温度场,分析了扭矩、转速以及润滑油输入温度等关键参数对轮齿本体温度场的影响。研究结果表明:轮齿最高温度区域分布在轮齿啮合接触面的中心部位,轮齿啮合面温度沿齿宽方向近似呈抛物线分布;轮齿的最高温度随扭矩、转速和润滑油输入温度的增加而增加;仿真值和试验值基本吻合,证明仿真分析方法可用于齿轮本体温度场的研究。     

巨型模锻水压机主工作缸的可靠性分析

300MN模锻水压机是我国国防和基础建设的关键设备,其中的主工作缸是水压机的重要部件之一,其工作性能的好坏将直接决定水压机能否正常进行工作.借助于故障树方法分析了主工作缸的失效模式,建立了主工作缸的可靠性框图.利用大型有限元软件(MARC)分析了主工作缸的应力,并根据应力-强度干涉模型估计了主工作缸结构的可靠度.分析结果表明,本工作缸可靠度为1,且具有较大余度,同时,其可靠度与液压系统有很大的关系.这为主工作缸的设计提供了参考依据.     

水压机液压位置保持系统迭代控制的仿真研究

水压机动梁保持精度直接影响锻件加工精度和机体受力状况.本文在分析300 MN模锻水压机动梁位置保持系统原理及模型的基础上,针对巨型水压机加工过程的重复性、初始加工精度要求较严、批次加工数量不大的特点,提出了采用PD控制器构造迭代控制的初始控制信号方法,利用迭代控制实现前馈控制用于抑制周期性的偏载扰动,利用PD控制器反馈控制以增强系统的鲁棒性.复杂和极限偏载工况下的仿真结果表明,该方法在锻压过程执行2～6次可达到期望精度,且能保证初始加工精度,动梁的最大偏转值可缩小到普通PD控制方式的30%～40%.     

CLAM钢表面铝化物涂层的制备与铅液相容性研究

目的探索铝化物涂层的制备工艺,研究其是否能有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。方法用配制的渗剂对CLAM钢进行包埋渗铝,并通过随后的热扩散和原位氧化处理,在CLAM钢表面制备铝化物涂层,研究不同渗铝时间和热扩散时间对涂层厚度的影响。通过静态氧化试验和铅液腐蚀试验,分别评价铝化物涂层的抗氧化性能及其与铅液的相容性,采用XRD、SEM和EPMA分析涂层的相组成以及铅液腐蚀前后的微观形貌和元素分布。结果包埋渗铝+热扩散+原位氧化处理制备的铝化物涂层主要由约30μm的FeAl相层和约70μm的α-Fe(Al)固溶体层组成。在热处理过程中,由于Al和Fe的互扩散现象,涂层中的Fe-Al相依次经过了Fe₂Al₅、FeAl₂、FeAl、Fe₃Al和α-Fe(Al)的转变。在600℃空气中静态氧化120 h后,铝化物涂层试样氧化质量增量为0.028 mg/cm²,比CLAM钢的氧化质量增量降低了1个数量级,铝化物涂层使CLAM钢的氧化动力学曲线由直线规律转变为抛物线规律。经550℃铅液腐蚀600、1800 h后,铝化物涂层的腐蚀质量增量分别为0.058、0.077 mg/cm²,仅约为CLAM钢的1/120。CLAM钢表面产生了疏松多孔的铁氧化物层,而铝化物涂层没有发生明显的腐蚀,但是腐蚀1800 h后,随着表面铝含量的不断消耗,Al₂O₃层厚度逐渐减小。结论铝化物涂层具有良好的抗氧化性能及与铅液的相容性,能够有效抑制铅液对CLAM钢的腐蚀。     

深海保真取样器研究及其虚拟样机实现

为了解决现有的取样器不能保真取样、无过滤浓缩过程、取样效率低的缺陷,设计了一种供潜器使用,可以在深海指定水深处无污染、无压力突变地采集、浓缩海水中悬浮颗粒物和浮游生物的取样器。采用计算机模拟和实验相结合的研究方法,依托于多种高性能的仿真软件ADAMS以及ANSYS,构建一个虚拟样机仿真平台,快速建立包括机械系统、液压系统、控制系统在内的复杂机械系统虚拟样机,对取样器进行深入的仿真分析与研究,以达到优化设计和正确评估的目的。     

轮式移动机器人路径跟踪的模糊自整定PID控制

本文建立了二自由度轮式移动机器人路径跟踪的动力学模型,并设计了自整定模糊PID控制器,利用模糊推理的方法,对PID控制器的参数进行自动整定。仿真实验用常规增量式PID控制和自整定模糊PID控制算法结合进行航向跟踪,结果表明该算法与常规PID算法相比,系统误差减少了20%左右,响应时间减小到原来的0.4,有效地改善了控制器的动态性能,同时表现出了较好的自适应能力,路径跟踪仿真结果表明,轮式移动机器人能够迅速向目标路径靠拢,并能平稳地践踏规划路径。     

深海浮游微生物浓缩保压取样技术

为了获得具有原位特性的深海微生物,研制了一种具有高浓缩比和高保压性能的深海浮游微生物取样器。它采用微生物滤膜截留海水中的浮游微生物,通过深水泵过流大量海水实现在线浓缩取样;采用预充压力的蓄能器作为压力补偿器,对取样器采样筒压力进行实时补偿,实现深海浮游微生物的保压取样。分析了实现在线浓缩取样的关键技术,研究了蓄能器预充压力和采样筒保压效果的关系。模拟试验表明:采用过流技术可以实现浮游微生物在线浓缩取样;当取样水深为6 000 m,蓄能器预充压力大于25 MPa时,获得的样品6h内压力下降不超过原位压力的2％。深海试验(试验水深1900 m)表明:采用蓄能器作为压力补偿器能可靠实现保压取样。