针对整体式线控液压制动(EHB)系统中电子电气系统的随机失效问题,提出基于故障诊断与容错策略的安全机制。在AMEsim中搭建包含电子控制单元ECU、踏板感觉模拟器单元、建压单元和液压控制单元的制动系统模型,仿真分析结果表明,该模型响应快、精度高,满足制动系统的要求并可以提供良好的踏板感觉曲线。针对踏板位移传感器失效,设计整体式EHB系统安全机制。基于模型得到踏板位移传感器的冗余仿真信号,设计踏板位移传感器失效的故障诊断与容错策略,在典型工况下进行踏板位移传感器失效仿真测试,结果表明,提出的故障诊断与容错策略可以对踏板位移传感器实现故障诊断,并通过容错输出正确踏板位移信号,且诊断时间快,有效地提高了整体式EHB系统的功能安全性。

设计了基于进、出油电磁阀控制的汽车制动踏板模拟器,分析了电控液压制动系统中踏板模拟器的工作原理,应用AMESim软件建立了汽车制动踏板模拟器的动力学模型,联合Matlab软件设计了踏板特性跟踪的PID控制策略。通过实例,仿真分析了重要参数对踏板特性的影响规律,为设计具有良好制动感觉的制动踏板提供依据。

为了适应纯电动公交客车因前轴载荷变化所引起的液压助力特性与转向电机消耗功率的变化,提高转向轻便性和节能性,建立了纯电动公交客车电动液压助力转向系统的数学模型。基于AMESIM的仿真模型,研究了前轴载荷变化对转向性能的影响,设计了控制策略,满足了车辆对低速轻便性和节能性的要求。仿真结果证明了控制策略的合理性,为在纯电动客车上安装性能良好的EHPS系统提供了理论依据.

针对31.5MN快锻液压机功率浪费严重的问题,在分析已有快锻回路的基础上,研究采用蓄能器的新型节能快锻回路,分析蓄能器快锻回路的工作原理,建立电液比例插装阀、蓄能器、工作缸子系统、回程缸子系统、负载子系统的动态数学模型,在此基础上建立整个液压机快锻回路的数学模型。用Matlab/Sumlink对所建模型进行仿真,结果表明,采用蓄能器实现快锻节能是可行的,蓄能器快锻回路能够满足快锻特性的要求。

在400 t全自动粉末液压机的研制过程中,为了得到质量较高的压坯,通过Matlab计算与实验比较的方法,得出了压力、装粉高度、压缩比、压制速度等对压坯密度的影响以及使压坯密度均匀的条件。根据江东机械厂提出的技术指标,参照有关技术资料,结合国内外现有粉末压制设备的特点,进行了400 t全自动粉末液压机的压制因素分析与参数设计。

非接触式机械密封的动压槽一般在碳化钨、碳化硅、氮化硅等硬质密封面上开设,高精度加工比较困难,良好的动压槽几何形状设计及高精度加工是核心技术。发现了通过杯形砂轮线接触磨削在密封环上加工曲面浅槽新原理,在此基础上提出了3种采用机床结构参数和机床运动参数及杯形砂轮半径作为设计变量的密封环曲面浅槽设计和加工方法。按方法1给出了一个浅槽设计实例,并在改造的立式加工中心上进行验证,成功地在密封端面上加工出了曲面浅槽。

密封垫片的压缩蠕变性能是影响密封系统安全性和可靠性的重要力学性能之一,为研究现代核电运行系统中核级石墨密封垫片的蠕变性能,基于垫片压缩蠕变模型试验以及数值模拟,对比分析了预紧应力、服役温度以及垫片径向尺寸等因素对压缩蠕变性能的影响。试验结果表明:密封垫片存在一个使垫片金属环与法兰发生接触的门槛应力。在蠕变过程中,垫片压缩蠕变量随着环境温度的升高而增加,随着螺栓预紧应力的增大而增加,但垫片蠕变量受径向尺寸的影响较小。综合不同工况下垫片蠕变结果,发现其最大蠕变率为3.5%,远低于现行核电工程中对密封垫片蠕变性能的规范要求。研究表明:核级石墨密封垫片处于高温或高压环境下均具有较好的抗蠕变性能,可满足核电密封系统的可靠性要求。

介绍了温控形状记忆合金开关控制的圆盘与圆筒复合式磁流变传动装置的工作原理;基于形状记忆合金的电热驱动特性,建立了温控形状记忆合金开关输出行程与外加电流的关系式;基于Bingham模型描述了磁流变液剪切应力随外加磁场变化的流变特性;考虑到磁流变液在离心力下挤压强化效应的影响,建立了圆盘与圆筒复合温控式磁流变传动装置的传递转矩方程,分析了磁场强度对传动性能的影响。研究结果表明:温控形状记忆合金开关的输出电流随温度的增加而增大;传递转矩随外加磁场增大而增加;在磁饱和时,考虑离心挤压效应情况下的磁流变传动装置的传递转矩性能提升了11.702%。

基于磁流变液的Bingham模型,分析了磁流变液在偏心圆筒中的流动,根据一维雷诺方程,建立了磁流变液在偏心圆筒中的剪切应力方程,并对剪切应力在偏心圆筒中产生的制动转矩方程进行了推导,分析了偏心圆筒磁流变制动装置的制动时间。结果表明:制动器是偏心结构,会对两圆筒之间的磁流变液进行楔挤压,由于挤压强化效应,偏心后的剪切应力和转矩比未偏心时分别提高了9%和8%,并且剪切应力和转矩都随外加磁场增加而增大;同时制动时间缩短了10%。

针对磁流变液在高温下传力性能下降的情况，提出了热效应下形状记忆合金驱动的磁流变液和滑块摩擦复合传动方法。基于Bingham模型，介绍了磁流变液的流变特性;基于形状记忆合金的热弹性特性，分析了温度对形状记忆合金弹簧驱动位移和输出力的影响。分析了热效应下磁流变液工作体积与温度的关系，建立了热效应下形状记忆合金弹驱动的磁流变液和滑块摩擦复合传动转矩方程，并揭示了其传动机理。研究结果表明:当温度升高时，磁流变液传递转矩能力下降，但总装置传递的转矩基本保持一致，从而保持了装置传动的稳定性。