约束活塞型内燃式发电机工作特性的试验研究

介绍了约束活塞型内燃式发电机(CPICG)的结构原理及工作特点,针对单缸CPICG样机的工作特性进行了试验研究,试验结果表明,空载时的端电压随着曲轴转速的增加而增加,转速不变时输出电压随输出电流的增加而下降。     

内燃机活塞点阵结构可靠性拓扑优化设计

针对内燃机活塞轻量化设计问题,提出一种基于可靠性拓扑优化的活塞点阵结构设计方法,分解为可靠性分析和确定性拓扑优化两部分分别进行求解。考虑以最小化质量为目标函数、最大应力为约束条件,建立活塞点阵结构可靠性拓扑优化数学模型。根据一次二阶矩方法将失效概率约束转变为可靠性指标约束,进而将随机变量转化为标准正态变量,根据随机变量相对于性能指标的敏度信息,进行随机变量修正并进行确定性拓扑优化设计。最后,以某型发动机活塞为例,进行确定性点阵设计与可靠性点阵设计对比研究。结果表明,相较于确定性设计,可靠性活塞点阵模型在考虑随机变量的影响下,性能更加可靠;且其质量相较于原活塞模型降低11.8%,满足活塞轻量化的设计需求。     

单缸机械-液压约束活塞发动机工作原理与经济性

论述了单缸机械-液压约束活塞发动机(MHCPE)的结构原理,定义了评价系统经济性的“燃油消耗率“的概念。通过试验,MHCPE转速为1000r/min～2500r/min、油门开度为30%～100%,纯机械动力输出时,燃油消耗率比传统发动机改善3.99%～18.91%;纯液压动力输出时,燃油消耗率比传统发动机驱动柱塞泵系统改善12%～42.78%。MHCPE随着有效液压能在总能量输出中比例的增加,相比传统的发动机或发动机驱动柱塞泵系统,经济性改善更加明显。     

内燃灶结构与工作原理

应用内燃技术,集成传统燃气灶及吸油烟机的结构原理和功能提出了一种新型的燃气灶——内燃灶,工作时油烟、水蒸气、空气及燃气混合气在高于大气压的炉腔内充分燃烧,废气在排出到室外的过程中加热将要进入炉腔的气体,理论上具有热效率高、安全环保、成本低、维修方便的特点.研制了内燃灶原理验证样机,通过试验燃气燃烧比较正常,内燃灶的工作原理得到验证.     

基于机电液耦合器的液压冷却系统设计

针对机电液耦合器存在的散热问题,本文以机电液耦合器冷却系统为研究对象,提出一种新的液压冷却方案。首先设计了与启动、行驶、上坡、高速、制动和驻车等工况相匹配的液压冷却回路,阐述了各液压元件的型号选择和参数计算过程,并使用AMESim软件对系统冷却能力进行了仿真验证。冷却系统通过高压蓄能器与低压蓄能器的配合使用,使冷却系统在不同工况下,满足机电液耦合器冷却需求的基础上,实现车辆的高效低耗运行。研究结果表明,该液压冷却系统在车辆不同工作状况下,均能够满足系统的冷却需求,有效的实现了制动能的回收和利用,提高了耦合器的能量利用效率,方案设计及元件选型合理。该设计为后续机电液耦合器的开发和研究及相关冷却系统的设计提供了一定的参考。     

车载燃料电池高速离心压气机叶轮设计

为解决燃料电池空气进入量不足导致效率较低的问题,本文设计了一款高速车载燃料电池离心压气机叶轮,通过Concepts NREC中的Compal模块,对压气机进行二维循环设计,同时采用AxCent模块进行离心压气机叶片几何设计,并使用Ansys中的流体仿真软件(computational fluid X,CFX)对叶轮流域进行计算流体力学仿真(computational gluid dynamics,CFD),将得到的流域情形与二维仿真计算结果进行对比研究。研究结果表明,该离心压气机由电机驱动,在设计转速下叶轮最高效率可达0.8,工作范围为0.012～0.14kg/s,得到效果较好的流域,印证了二维设计的准确性。该设计具有较宽的工作范围,能满足汽车对空气压缩机的要求,尤其在低流量范围,能更好的适应汽车行驶过程中的低速车况。该研究对我国新能源的发展具有重要意义。     

无泄漏柱塞缸橡胶密封构件的仿真分析

进行一种新型无泄漏柱塞缸的研究,运用ABAQUS建立橡胶密封构件的有限元模型,并对其工作过程进行仿真模拟。分析计算橡胶密封构件在初始状态和工作状态下的变形、von Mises应力、剪切应力和接触压强,有效地预测其引起破坏失效的区域。分析橡胶密封构件变形的Mises屈服准则和剪切应力准则,以判定两种状态下密封构件是否失效。本文为无泄漏柱塞缸橡胶密封构件的优化设计提供理论依据。     

基于梁单元和板壳单元混合建模的折叠椅轻量化设计

为增加折叠椅骨架材料利用率,减轻折叠椅质量,降低折叠椅生产成本,以某款折叠椅为研究对象进行轻量化设计。对折叠椅进行梁、板壳单元混合建模,应用有限元分析方法获得折叠椅在极限姿态下的应力分布。在此基础上,以折叠椅主要构件的截面尺寸为设计变量,以强度、刚度为约束条件,以折叠椅质量最轻为优化目标,对其进行结构优化设计,优化后折叠椅的质量减轻了40%,经极限姿态下的静态特性验证表明其满足强度和刚度要求。     

基于Kriging近似模型的GCHE曲轴稳健性设计

缸间齿轮联动液压发动机是一种综合性能较好的新型液压发动机。曲轴位于发动机一侧,曲轴外形为半拐结构,其具有与传统发动机不同的受力情况与工作状况,因此需要对其进行结构优化设计,以实现最佳的工作状态。针对GCHE曲轴结构优化数学模型,基于Kriging近似模型与最优拉丁超立方试验设计方法,创建面向6σ稳健性优化设计的曲轴结构尺寸优化模型。仿真结果表明,该方法可完成对目标性能的最优寻值,并提高约束条件的可靠性和目标函数的稳健性。通过对比确定性优化,稳健设计可使曲轴体积降低1.61%,质量水平达到99.999%。     

基于等寿命客车骨架优化方法研究

针对客车车身骨架基于危险工况强度优化的不足,提出了基于全工况等寿命客车骨架的设计优化方法。该方法为,建立单一工况等寿命设计优化模型和考虑各工况概率因子的全工况等寿命模型。以某款客车骨架为例,进行了基于危险工况强度优化和基于全工况等寿命优化方法的比较。基于危险工况骨架的设计优化,质量减轻8.84%;基于全工况等寿命骨架设计优化,质量减轻11%。基于全工况等寿命设计轻量化效果明显优于前者,且优化后的骨架满足强度、刚度和疲劳寿命的设计要求,丰富了轻量化理论体系。