针对传统结晶器液位控制方法的滞后性,提出一种全新的液位控制方法—预测控制法。采用137Cs液位计检测结晶器液位变化,计算出预测周期液位变化的速度并预测整个补偿周期液位变化高度。通过补偿装置控制滑动水口来控制中间包流向结晶器的钢水量,全额补偿整个控制周期内液面变化的高度。随后进入下一个控制周期,重复贯穿整个自动补偿阶段。通过Matlab仿真计算得出该预控方法可大幅度地减小因扰动引起的结晶器液位变化,为连铸机安全优质生产提供了新的控制方法。

连续循环筛网振网筛是最新提出的一种固控设备,其工作原理与传统筛分设备不同,研究其筛网横向振动规律,有助于其筛分效率的探讨。基于拉格朗日方程和达朗贝尔原理建立了连续循环筛网振网筛的横向振动数学模型,计算了其轨道上筛盘的横向振动理论幅值;建立连续循环筛网振网筛虚拟样机模型,对其运动过程进行了精确模拟。研究发现,连续循环筛网振网筛作双频振动,在一定范围内,随着隔振弹簧刚度变大,会有效抑制链传动多边形效应引起的横向振动,但是对由激振电机引起的横向振动基本无影响。

为改善结构的动态性能,在拓扑优化的过程中,对结构的基频进行优化,在获得设计空间中材料最佳分布形式所对应的拓扑结构的同时,使得结构的基频高于扰动频率。拓扑优化分析采用变密度法,基于SIMP密度材料插值模型建立位移和频率约束重量最轻模型,使用MATLAB函数和逆迭代法两种方法提取结构频率,通过灵敏度过滤来抑制数值不稳定现象,使用OC准则迭代求解优化结果。在结构静态拓扑优化设计的基础上,研究结构的动力学拓扑优化设计问题,对于提高结构的动态响应能力具有重要的意义。

针对现有可变配气技术只能实现“跳跃式”可变配气,而无法实现连续的可变配气的问题,为了提高发动机的动力性和经济性,提出一种基于凸轮轮廓设计的连续可变配气技术的研究方案。通过对现有凸轮型线方程分析,选用高次多项式函数作为凸轮工作段型线方程,先设计出渐变凸轮轴向中间位置型线;将凸轮沿轴向划为无穷微小段,以中间位置型线为基准曲线,以发动机低速和高速工况下的凸轮最大行程为约束,设计每一微小段的型线,实现基准曲线沿着凸轮轴轴向向横向和纵向渐变,从而设计出可以满足渐变配气的凸轮轮廓曲面;利用SolidWorks软件设计,根据所设计的凸轮型线,进行三维建模。

以连续多跨梁结构为计算模型，对其自由振动特性进行计算分析。首先将梁的弯曲位移函数以改进傅立叶级数进行表示，在结构两端边界与耦合边界处引入横向位移弹簧和旋转约束弹簧，通过改变其刚度值大小来模拟任意边界条件与耦合条件。此外，正弦函数的引入能够改善以往求解过程在边界处存在的不连续或者跳跃现象。在求解框架中，先通过能量原理对整个结构进行能量描述，然后结合瑞利一里兹法对其进行求解。最后进行数值仿真验证，仿真对比结果表明文中方法是合理的，并且具有良好的计算精度与收敛速度。

连续波泥浆脉冲发生器传输速率快、精度高,其转子形状对于提高压力波信号质量具有重要意义。为获得理想正弦波形,需要设计合理的转子形状。建立了三角形转子流通面积计算模型,并依据转子设计准则,建立了三角形转子形状优化模型,就优化所得结构参数对最大压降、最小压降及相关系数的影响进行敏感性分析。分析结果表明,转子直边斜率k2对压力波信号影响最显著。为减小结构参数的敏感性,提出在脉冲发生器中设置与定转子并联的旁路结构,并对并联旁路结构进行优化及敏感性分析。分析结果表明,并联旁路结构可以明显减小转子设计参数对压力波信号的影响。

针对连杆曲线形态特征随机构尺度变化的复杂性,借助平面运动几何学、拓扑学相关理论,提出了基于连杆曲线奇点的形态学分析方法.利用现代几何学曲线曲率理论,构建了尖点、二重点和自切点的数学方程,依据平面四杆机构运动的几何约束关系,解算奇点存在的约束方程,分析了尖点、二重点和自切点的渐变特性,实现了对连杆曲线奇点间相对拓扑关系和位置信息的数学描述,获得了连杆曲线的奇点拓扑环.该方法不仅加深了对连杆曲线尺度变化规律的理解和认识,并且可为对连杆曲线突变和渐变宏观规律的快速判断与掌握提供理论依据.

喂入深度调节系统作为半喂入联合收割机上的重要机构,其性能直接影响谷物的损失率。我国传统人工调节方式会增加操作人员劳动强度,国外采用接触式传感器进行自动调节的方式会造成机构磨损或杂草缠绕。针对现有收割机喂入深度调节系统的不足,设计一种新型非接触式喂入深度自动调节系统,详细阐述了该系统控制和传动部分的工作原理,对相应的硬件进行了介绍,并进行了相关模拟实验验证系统性能。实验结果表明,系统设计合理,能够实现预期目标。

为解决现行固定床稀土氟化炉内因温度分布不均而导致的氟化效果不佳问题,以新型立式氟化炉为研究对象,通过合理简化建立数学物理模型,采用CFD软件对模型进行计算分析,得到了不均匀的反应器温度场;结合传热理论讨论了导致温度场不均匀的主要因素,主要有气体入口直径和物料层厚度。采用单因素分析法对立式稀土氟化炉反应器进行优化分析,研究了反应器内温度场随气体入口直径与物料层厚度的变化规律,并获得最佳入口直径和物料层厚度值。根据优化结果建立几何模型并模拟计算,温度场较优化前有较大改善。

针对立式铆钉机钣金件人工铆接效率低,钣金件尺寸范围广,种类多,无专门适用于钣金件铆接,而换置自动铆钉机成本高,且需专用模具,不宜于钣金件铆接的问题,提出了对立式铆钉机钣金件加工进行自动化改造及设计的方法,设计出了可配合立式铆钉机使用的自动送板装置。通过电磁铁固定工件,使用导轨调整可装夹工件范围,由十字滑台及光电传感器实现铆钉目标点X、Y方向的精确定位,电动推杆控制其Z方向运动,并利用导柱自由行程消除铆接变形,实现自动铆接。该装置提高了钣金件铆接的自动化程度及生产效率,且改造成本低,实用性强,适用范围广,为其余铆钉机的自动化改造提供了依据。