为确保活塞能够正常、稳定运行,对其进行了有限元分析,并对重要尺寸进行参数优化研究。首先采用ANSYS Workbench中的DM模块进行参数化建模,然后对其进行静力学分析与模态分析,得到最大变形位置与应力集中点。以此为依据,采用响应面法对其重要尺寸进行了敏感性分析与优化设计。结果表明活塞总成的总体变形量降低了6.4%,最大等效应力也有所降低,有效提高了活塞总成的强度并降低了其形变量。

在保持当前动车组辅助变流器电力一次架构不变的前提下,优化动车组辅助变流器硬件拓扑及数据拓扑,使其数据系统可以支持运行超限学习机及多列神经网络的智能化控制程序,实现该新型拓扑对双机联合驱动及多机联合驱动的拓扑扩增过程。在仿真环境下,使用新拓扑并运行对应人工智能程序,在相同运行图的情况下,瞬时最大电流下降7.8%,工作电流标准差缩小69.2%,车辆平均驱动功率下降5.6%。优化后动车组辅助的硬件拓扑及数据拓扑有明显优势。

对单平行四边形和双平行四边形两种构型码垛机器人作了运动学与静力学对比分析。首先建立单平行四边形码垛机器人的D-H连杆坐标系,并推导运动学正解和逆解表达式;接着分析了双平行四边形码垛机器人主平行四边形机构对各轴物理轴角的约束关系;然后在典型位姿下分别分析这两种构型码垛机器人各轴的静平衡力矩;最后通过实例计算和仿真验证,验证了所有分析的正确性。结果表明这两种码垛机器人的运动学算法是一致的,只是轴角的表达形式不同;在典型位姿下,双平行四边形码垛机器人第2轴的静平衡力矩显著小于单平行四边形码垛机器人,但第3轴的静平衡力矩相差不大。

针对机械原理和机械设计的专业术语,定义了19个概念,如带式链、泵的两个特征、储能块等;修改了25个概念或分类方法,如凸轮、齿轮机构、轮系、键连结、轴和轴承等;使15个概念符合语言学要求,如疲劳磨损所造成的点损、减小载荷波动的改造等。提出了基于啮合力分析的主动斜齿圆柱齿轮所受轴向力方向判断依据。研究成果使该学科的概念更容易被初学者接受。

异质零件的动态模型是使用微四面体,以材料特征为顶点,通过材料向量分布角度调整设计动态变化,实现材料的渐变或突变效果。结合STL格式,给出的模型可以直接用于3D打印制作动态模型。基于色彩映射材料函数的彩色四面体模型及模型可视化方法,既可用于彩色模型3D打印,也可用于梯度功能材料3D打印。

针对直升机机载武器连接螺栓在振动试验中断裂的问题,进行了连接螺栓疲劳断裂损伤机理分析,提出了一种针对直升机机载武器随机振动疲劳寿命的估算方法。首先,建立了机载武器在直升机振动激励下的载荷模型,根据测试条件给出了激励边界条件;然后根据修正的Steinberg三区间法对连接螺栓进行随机振动疲劳寿命估算,并与试验结果进行对比。估算结果与试验结果基本相符,验证了所提方法的有效性。

以动车组牵引电机为研究对象,基于计算流体动力学理论,对牵引电机内部流场进行数值模拟分析,分析了各部分流场对电机内部温度场的影响,研究了空气流量、电机损耗、定转子通风孔流量配比等因素对温度场的影响。根据计算结果进行结构优化,降低电机的工作温度。最后引用熵产分析理论计算不同风量和结构下的熵产值,通过运用熵产理论验证各方案的散热性能,并与仿真计算结果对比,进一步验证仿真计算的可行性。计算结果表明随流量增加,电机降温显著,同时温度降低的幅度越来越小;优化方案二的各部件温度最低,降温效果最显著,熵产值最小。

针对高压供油泵主轴轴承润滑问题,引入多相流模型模拟计算出润滑油膜的气穴分布,运用Fluent软件建立高压供油泵主轴端滑动轴承油膜有限元模型。依据计算流体动力学原理,运用瞬态仿真的方法分析计算不同转速、进油压力和油品黏度对油膜特性的影响。研究结果表明转速和油品黏度增加都会增大空穴面积,降低润滑效果,但油品黏度增加会使油膜承载力增大,又对润滑有一定积极作用;进油压力增加使空穴气体平均体积分数减小,油膜承载力增加,有助于润滑,增大进油压力是增强润滑效果的有效方法。

对重型卡车储氢和供氢系统进行数值模拟,利用热力学模型描述卡车耗氢过程,对卡车行驶过程中的热力学工况进行监测,开展节流过程及冷能转移过程的研究。首先,针对深冷高压氢特点和重型卡车动力学参数建立面向低温流体的热力学模型,包括整车物理模型、储罐热扩散模型、供氢导热模型、供氢流动换热模型的构建,并对热力学预测模型的准确性进行验证;其次通过ANSYS Fluent流体仿真模型验证换热系数准确性。研究显示,供氢节流过程会使氢气发生液化导致供氢压力不足。为了改变这种现象,提高深冷高压氢的利用效率,对加热策略及其影响进行了研究,从能量角度对其进行了解释。

以中国大学生方程式汽车大赛的设计规则为基础,首先基于型号为Honda CBR600RR的发动机相关参数,创新性地设计出链传动的最佳传动比以及链传动的基本参数,并根据相关参数进行大、小链轮的设计。然后基于方程式赛车的设计制造经验设计新的传动系统,选用托森差速器并设计其壳体、输出轴等,实现了赛车的进一步轻量化,从而保证赛车能够拥有优良的动力性能。最终通过对传动系统的关键部件进行ANSYS仿真分析,证明其满足设计的强度需求。