齿轮箱作为风电设备必不可少的部分,它的工况对整个设备的运行起决定性作用。为保证风电设备的顺利运行,一套性能优异的风机齿轮箱试验台实时测控系统显得十分重要。整个测控系统的设计开发基于PCS7系统,采用直流电封闭实现能量的反馈。测控系统选用S7-400作为下位机,ABB ACS850作为驱动核心,WINCC作为上位机,模拟齿轮的实际运行状态。采用LabVIEW设计测试系统,并通过LabVIEW界面进行数据显示与处理。测试结果表明系统具有可靠性高和适应性强的特点。

为了满足视觉系统对于玩具小车的识别、定位和抓取,使用HALCON对相机进行系统标定,以消除相机畸变的影响。视觉系统创新性的使用了三相机进行图像采集,其中一个彩色相机用于识别,配套8mm镜头,两个黑白相机用于定位,配套12mm镜头。基于双目立体视觉系统和手眼标定系统,进行双目标定和手眼标定,得到对应的标定结果和标定误差。然后,通过得到的参数实现玩具小车的识别、定位和抓取,实验测试定位误差可以控制在0.3mm以内,能很好的实现玩具小车的抓取,满足工业生产的需求。

以典型风电机组主轴传动系统构型为例,根据轴系的结构特点构建了轴系的力学模型。选择轴承的体积、寿命作为优化指标,构建多目标优化函数;综合考虑轴承内部及轴承之间的几何结构约束与性能要求,建立优化约束函数;确定优化设计变量,建立了主轴轴承优化模型。将建立的优化模型应用于某型号主轴轴系的优化设计,对比了不同优化目标下的体积、寿命的优化结果,通过RomaxDesigner进行验算,验证了模型与算法的有效性与合理性。

安全钳是保障电梯安全运行的核心部件,该装置本身的可靠性对电梯及其使用者的安全有着重要影响。建立了安全钳及其关键部件(钳块和导板)的物理建模,分析了连续极限载荷下的部件受力情况;利用有限元分析方法,对工作过程中钳块和导板的应变特征进行分析;最后采用改变部件的受力面积和增加受力表面粗糙度的优化方案对钳块和导板进行优化,数值模拟结果表明,优化后的安全钳在连续极限载荷下能够保持部件强度,验证了优化方案的可行性。

为了对比分析全陶瓷球轴承与钢球轴承在无润滑条件下的运行状况,对这两种轴承进行了有限元接触分析与疲劳寿命试验,其中通过有限元接触分析来比较两者的最大接触应力,通过疲劳寿命试验来比较两者的温升、振动和疲劳寿命。结果表明在无润滑的条件下,径向载荷为500N时,钢球轴承的最大接触应力较全陶瓷球轴承低了13.4%,其外圈温升和振动值较全陶瓷球轴承高了35.7%和56.3%,全陶瓷球轴承的疲劳寿命较钢球轴承高了22.8%,说明全陶瓷球轴承在无润滑情况下的运行状况要优于钢球轴承。

增程器失火故障可能导致增程式电动汽车工作性能恶化、续航里程降低以及振动噪声增大等不良后果。通过对增程器轴系的瞬时转速信号进行谐波分析,研究了增程器失火故障的诊断方法。首先,以轴系扭振理论为基础,建立增程器的动力学模型,从理论上分析了不同工况下瞬时转速谐波的变化趋势。然后,搭建了增程器的刚柔混合多体动力学模型,利用仿真实验模拟不同工况下瞬时转速谐波的变化规律。最后,以某柴油发电机组为例进行了单缸失火台架试验,数据分析结果表明瞬时转速的0.5谐次幅值和相位特性可作为增程器失火故障诊断的特征参数。

以摩擦轮提升机中的绳轮机构为研究对象,构建其数学模型并推导得到经典欧拉公式。基于摩擦轮提升机的动力学特性如绳轮包角、摩擦系数及加减速过程的力学分析,建立了摩擦轮提升机防滑条件的数学模型,根据静张力比系数判断系统的防滑状态及合理的紧急减速度阈值范围。利用MATLAB对解析模型进行仿真分析,得到给定减速度条件下静张力比系数与绳轮摩擦系数及包角的关系,可用于判断不同绳轮结构在紧急制动下的防滑状态。

为了将机械产品与服务相结合实现创新设计,对产品服务系统方案设计中顾客价值的获取方法进行了研究;再将其传递到性能域中,通过确定性能特征重要度优先级来更加合理地分配资源。基于手段-目的链理论构建顾客价值层次模型,从顾客期望的角度分析顾客价值进而得到顾客价值域模型。采用并行结构质量屋将产品服务系统中顾客价值传递到产品与服务性能域。采用云模型处理专家评价信息,解决群决策的模糊性和随机性问题。采用云相对偏好关系将云模型转化为精确值完成并行结构质量屋相关计算得到性能特征重要度。最后以某型号采煤机的顾客价值获取与传递为例,验证了所提方法的可行性与有效性。

对管翅式散热器的换热能力与阻力特性进行理论分析,建立了散热器的热力耦合数学模型。并以两排交错排列式平翅片散热器为对象,利用Fluent软件对若干组具有不同翅片间距的散热器进行了数值模拟,分析并阐述了间距对散热器传热特性与阻力特性的影响。另以单位长度散热水管的换热与压降—■为散热器综合性能的评价指标分析了间距对散热器综合性能的影响。通过理论分析和数值分析,得出了较为清晰有效的结果随着翅片间距的增大,散热器的换热能力增强,压降降低;过大或过小的翅片间距都不利于散热器发挥最佳性能。

为了研究电子控制空气悬架(ECAS)充放气时汽车的平顺性,针对丰田某一款车的电子控制主动式空气悬架,在空气悬架模拟试验台上,根据位移传感器测得在不同时间下空气悬架充放气时的高度以及实验过程中空气悬架结构变化的特点,建立悬架刚度的数学模型;同时,结合减震器阻尼系数与悬架刚度之间的理论关系,建立1/4的主动式空气悬架数学模型。在Matlab/Simulink中,设计一个模糊PID控制器,在D级高斯白噪声路面上对汽车进行ECAS充放气时平顺性的仿真。结果表明通过对Fuzzy-PID控制前后的数据结果对比可知,采用模糊PID控制策略后,大大改善了空气悬架充放气时汽车的舒适性,为空气悬架进行充放气时的控制策略提供了一种可行的方法。