液压工程机械负载变化大、受到控制器计算性能限制,常导致运动控制出现强烈冲击和精度降低等问题,为此提出一种基于低阶模型的含压力补偿比例阀控系统平稳控制方法。首先,证明了含压力补偿比例阀控系统可近似为线性系统,提出一种低阶建模方法,利用分段线性随机系统作为原系统的全局近似,并定量给出分段线性随即系统的协方差矩阵;其次,在所提出的建模方法基础上,设计了稳态卡尔曼速度观测器,提出基于速度观测的双回路控制器,利用精确的观测速度与速度内环控制提高系统阻尼,达到抑制振荡的目的;最后,在盾构管片拼装机举重臂上开展实验验证,实验包括AMESim与Simulink联合仿真实验和PLC控制的实机应用实验。研究结果表明所提出的低阶建模方法在常见阀参数下与精确模型的精度相对误差不超过3%,所提出的控制方法在低算力控制器上实现了阶...

为了研究轨道间隙对磁浮列车气动性能的影响,采用三维、定常、不可压缩雷诺时均方程和标准k-ε双方程湍流模型,模拟无风及横风条件下不同轨道间隙下2车编组磁悬浮列车气动性能。研究结果表明:通过风洞试验验证,列车表面压力的数值模拟结果与试验数据变化规律一致,幅值相差不超过10%;在无风条件下,随着轨道间隙增大,在列车头车流线型及整车非流线型部分,列车与轨道之间空气流速呈增大趋势,而在尾车流线型部分,列车与轨道之间速度略有减小趋势,列车鼻尖点附近车底压力突变幅增大,头车升力减小,尾车升力增大;当轨道间隙由8 mm增大到20 mm时,头车升力减小36.01%,尾车升力增大10.09%,当横风风速为20 m/s时,随着轨道间隙增大,在头尾车鼻尖点附近位置,车轨之间空气流速随轨道间隙增大而减小,在头车流线型其他位置及非流线型部分,车轨之间速度随轨道...

针对负载作用下质量特性测试平台弹性变形引起干扰力矩的问题,研究浮起平台负载作用下产生干扰力矩的规律。根据弹性力学薄板弯曲理论,推导出在负载作用下有限元单元质心位移公式及结构整体质心弹性位移公式,给出浮起平台的干扰力矩公式,计算质量特性测试平台在测量过程中质心的弹性位移和由此产生的干扰力矩。研究结果表明：平台变形引起的干扰力矩为偏航角ψ的函数,幅值为平台自身重力和质心位移的乘积。分析结果为测试平台的结构设计和测试精度的提高提供了依据。

为获得渐开线齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的变化规律,提出基于动力学仿真的渐开线轮齿碰撞力计算方法。建立一对渐开线齿轮啮合传动的动力学模型,给出基于Hertz接触理论的齿轮啮合传动时轮齿碰撞力的计算方法。对齿轮啮合传动时的轮齿碰撞力、x向碰撞力和y向碰撞力的变化规律及其频谱特征进行仿真研究。仿真结果表明齿轮啮合传动时碰撞力的幅值波动显著,轮齿从啮入到啮出,碰撞力从0 kN增加到最大碰撞力后又减小至0 kN,具有明显的周期性;碰撞力频谱中会出现齿轮啮合频率的1倍频和2倍频;x向碰撞力和y向碰撞力幅值波动显著,具有相同的频谱特征,相位相差约90°;频谱中出现齿轮的旋转频率和啮合频率,存在明显的调制现象,其中载波为齿轮的啮合频率,调制波为齿轮的旋转频率。

根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型。采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数。通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式。研究结果表明面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响。

高速列车进出隧道所诱发的空气动力学效应会给车辆、隧道结构安全及周围环境造成不利影响,为此,采用三维、非定常、可压缩雷诺时均方程和RNG k-ε双方程湍流模型,对新型变截面隧道和典型缓冲结构在气动效应缓解效果方面进行模拟对比,并辅以动模型试验验证。研究结果表明变截面隧道对于车体表面和隧道洞壁的压力缓解效果比增设缓冲结构的等截面隧道更好,而对于洞口微气压波的缓解效果则不如缓冲结构的显著;断面扩大型缓冲结构隧道、断面扩大开孔型缓冲结构隧道、变截面隧道与等截面隧道相比,洞壁最大压力峰峰值分别减小2.0%,2.3%和7.6%,车体表面最大压力峰峰值分别减小3.2%,3.7%和9.3%。

对现有冷却风机噪声进行测试,并利用LES方法和FW-H方程,建立冷却风机的流场和气动噪声预测模型。利用验证后预测模型,参考驼背鲸鳍肢前缘凸起的波浪形结构,设计3款具有正弦曲线波浪形前缘结构的叶片并应用于出风口叶轮。对比分析装配原型叶片的风机模型和装配波浪形前缘结构叶片的风机模型间流场和远场气动噪声的差异。研究结果表明现场测试与预测模型的一致性较好;与原型叶片相比,设计的3种叶片可使距出风口1 m处的噪声测点的A计权总声压级降低量达4.5 dB;使用具有波浪形前缘结构的叶片可以提高冷却风机的流量和效率;波浪形前缘结构通过改变叶片前缘的压力梯度分布、破坏前缘处的涡结构及降低叶顶泄漏流的强度可有效降低冷却风机的气动噪声,其中宽频噪声降噪显著,且波浪形前缘结构的波长越短,降噪性能越好。

通过改变液压泵的驱动器以调节液压马达转速,并建立了变频液压调速系统的数学模型和仿真模型,设计了3个PI调节器,在此基础上研究液压系统的主要参数对变频液压调速系统动态特性的影响。仿真结果表明该解耦方法可以改善变频液压调速系统的动态响应;液压马达速度响应的稳态时间为0.5s,超调量小于10%;控制腔容积的变化对系统动态特性影响最大,控制腔容积增加,系统的调整时间延长,超调量和振荡次数增加;液压元件的泄漏系数增加将使系统的调整时间延长;负载取值的变化对系统没有明显影响。

为解决液压挖掘机的约束多目标优化问题,基于进化算法开展强力三角型液压挖掘机的多目标优化设计研究。依据强力三角工作装置的功能特点和挖掘机技术指标,首先,建立强力三角型液压挖掘机的约束多目标优化模型,该模型包含水平推压、平移提升、等力矩提升、挖掘力、推压力和主动液压缸充分发挥比例等目标函数。然后,采用基于推拉搜索的约束多目标进化算法求解该多目标优化模型,并将70 t级的液压挖掘机优化实例结果与当前最先进的7种约束多目标进化算法结果进行比较。最后,基于理想解法从优化求得的非支配解集中筛选得到最终的强力三角型液压挖掘机设计方案,并与其他机型方案主要性能参数进行比较。研究结果表明:约束多目标进化算法能够有效地解决液压挖掘机的多目标优化问题,而多属性决策方法可以帮助设计人员快速、高效地筛选...

对管道中液体脉动特性进行研究,获得管路谐振频率、管路传递矩阵、负载特性、系统传动效率等主要参数的计算表达式。据此对新设计的交流液压实验台各参数进行计算。研究结果表明：这些参数的计算值与实测值相近,且变化趋势相同;管道特性和负载特性决定着单相交流液压系统的振动特性及传动效率;优化系统负载特性是交流液压系统设计的关键。该研究结果可为同类型单相交流液压机械的设计提供理论依据。