为提高垂直轴风力机的气动性能,提出在小型3叶片垂直轴风力机叶片尾缘加装开裂襟翼的设计方案。首先,根据CFD数值模拟和正交设计得到偏转角对风力机气动性能影响最大;然后,进一步分析了叶尖速比分别为1.5和2.5时襟翼偏转角对风力机气动性能的影响和增升机理;最后,提出了襟翼偏转角调节规律。研究结果表明:襟翼的较优参数组合为长度l=20%c、偏转角β=10°和布置位置t=90%c。当叶尖速比TSR分别为1.5和2.5时,较小的襟翼偏转角(0°<β<10°)能提升叶片平均切向力系数CTavg,其中,襟翼偏转角β=10°时,风力机的风能利用率CP分别提升了7.7%和4.6%;与原型风力机相比,应用襟翼偏转角调节规律后,风能利用率CP分别提升12.4%和10.4%。

在模型高宽比(H/d)为5,基于来流风速U∞与模型宽度d的雷诺数Red=6.0×104时,通过风洞试验研究2种湍流边界层中正方形截面高层建筑简化模型的气动力特性,并对模型表面脉动风压进行本征正交分解法(POD)分析。研究结果表明:湍流边界层中模型时均阻力系数Cd的最大值出现在自由端附近,脉动升力系数C1’的最大值出现在模型中间高度附近。不同湍流边界层中模型侧面中间高度处平均风压系数Cp与脉动风压系数Cp’的分布差异较大;在湍流度较小的工况C中,脉动升力的周期性较强,两侧风压脉动由反对称状态主导;在湍流度较大的工况A中,模型侧面可能出现间歇性再附,两侧风压脉动转变为对称状态主导,脉动升力减小,且周期性减弱。

为解决绝大多数足式机器人的腰部是固定不可变的问题,研究一种腰部可变的四足爬行机器人,并分析腰部和腿部的形态,从数学上给出腰部构态变换的条件。另外,考虑腰部可变设计出扭腰直行步态和扭腰原地旋转步态,并将其与传统步态进行比较,分析不同步态在稳定裕度、活动空间和通过狭窄弯道等方面不同的优势。最后,研究腰部变胞使机器人在足尖活动空间、视觉观察等方面具有的特征,显示所设计的机器人对环境的适应能力。研究结果表明可基于变胞机构设计爬行机器人腰部使其构态可变,腰部构态可变可以提高四足机器人的灵活性和环境适应能力。

为了预控双重螺旋法加工齿轮副的啮合特性,研究基于圆弧刀廓的双重螺旋法加工齿轮副齿廓修形对齿面接触性能的影响。首先推导采用圆弧刀廓、双重螺旋法加工的齿面方程,基于Ease-off分析圆弧刀廓加工对齿面失配量的影响;采用有限元法进行加载接触分析,得到不同刀廓加工齿轮副的接触位置及形状、传动误差、接触压力,对比分析不同刀廓加工齿轮副啮合性能对安装误差的敏感性。研究结果表明圆弧刀廓修形可改善接触区位置和形状,避免边沿接触,减小传动误差,提高传动平稳性;显著降低工作与非工作齿面最大接触应力,以及边沿接触对安装误差的敏感性,有利于提高齿轮副承载性能和磨损寿命。

为了探讨离合器摩擦副材料在高温下的摩擦磨损机制,采用30CrSiMoVM钢作为与铜基粉末冶金摩擦片配对使用的对偶钢片,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上,研究30CrSiMoVM钢和摩擦片组成的摩擦副在室温到600℃之间的摩擦磨损性能。研究结果表明：随着温度升高,材料的强度逐渐降低,摩擦界面氧化膜不断形成与脱落,使摩擦副摩擦因数和磨损量总体趋势逐渐增大。在温度为300-500℃时,摩擦副摩擦因数和磨损量均平稳增大,表明摩擦副材料在此温度段摩擦磨损性能较稳定,磨损机制表现为磨粒磨损、氧化磨损和疲劳磨损;在600℃时,摩擦副材料表层软化,摩擦片摩擦因数和磨损量急剧增大,对偶钢片因表层黏着磨损严重,相对磨损量较小,磨损机制表现为黏着磨损、氧化磨损和疲劳磨损。

针对成形过程模具的磨损剧烈，模具寿命低的问题，采用混合磨损模型对模具轮廓进行优化设计。以轮毂锻造成形过程中上模芯磨损为例，对上模芯轮廓进行分析，确定待优化的3个设计参数。根据黏着磨损、磨粒磨损及氧化磨损这3个磨损模型建立新磨损计算模型，并通过有限元软件数值模拟获取模具轮廓各处的磨损，以等磨损量作为模具轮廓磨损均匀的评判标准。在此基础上，以有限元软件数值模拟数据作为训练样本，采用BP神经网络建立上模芯轮廓设计参数与模具等磨损量的非线性映射关系。最后，结合训练好的函数映射关系和遗传优化算法，对轮毂锻模的上模芯进行形状优化设计，反求出磨损最均匀状态下的上模芯设计参数。研究结果表明：优化后上模芯等磨损量比优化前减少了29.65%，且最大磨损下降了12.59%，上模芯磨损更均匀且最大磨损量...

为了提高盾构推进系统在复杂地质中进行隧道掘进的精度和稳定性,提出1种基于干扰观测器、同时考虑推进液压系统中的模型不确定性和外部干扰非线性控制算法。建立推进系统的动力学模型,并通过反步设计法的李雅普若夫方程证明控制系统的稳定性。通过MATLAB和AMESim联合仿真以及MATLABSimulink实时系统下的实验验证控制算法的有效性。研究结果表明相比于传统PID控制算法,本文提出的控制算法的控制精度和抗干扰能力均有较大提高。

针对在变转速工况下进行滚动轴承复合故障诊断时,由于故障间的相互作用使得多种故障特征混叠在一起,彼此干扰,造成误判﹑漏判等问题,以及时域滤波过程中共振频带参数难以获得这一问题,提出基于包络解调滤波的滚动轴承复合故障诊断方法。首先,使用多项式函数拟合轴承转速,并根据轴承各部分的故障特征频率系数和转速信息计算瞬时故障特征频率(IFCF)趋势线;其次,根据各部分IFCF趋势线的拟合函数,构造解调算法的相位函数,对原始信号经过Hilbert变换得到的包络信号解调;最后,以各部分IFCF拟合函数的初始值为中心频率构造窄带巴特沃斯带通滤波器,对解调信号进行滤波处理,并对滤波后的信号进行快速傅里叶变换(FFT)得到包络解调滤波信号的频谱。研究结果表明该算法使轴承IFCF的能量集中在初始值的位置,使用巴特沃斯带通滤波器便可以在包络信号中...

为使单对水平支撑硬岩隧道掘进机（TBM）撑靴支撑系统和推进系统协调从而具有更高的复杂地质适应性,提出TBM支撑推进协调控制系统。建立TBM支撑推进机构力学模型,根据模型推导推进缸压力与撑靴支撑缸压力的理论最优关系;设计一种TBM支撑推进协调控制液压系统,利用AMESim仿真软件对液压系统进行动态仿真分析,并以某工程地段实际推进压力谱为标准对该系统进行有效性分析。研究结果表明：相同推进位移下,撑靴支撑缸压力理论最优值与推进缸压力近似呈线性正相关;系统的撑靴支撑缸压力曲线能较好地跟踪其理论设定曲线而与推进压力及位移相协调,且其最大相对误差与均方误差分别为1.45%和0.05 MPa,小于实际工程中的最大相对误差1.72%与均方误差0.12 MPa,可见所建立的支撑推进协调控制系统有效。

为获得螺旋摆动液压缸的润滑特性,在分析其结构和工作原理的基础上,设计7种不同径向间隙的螺旋副,使用Pro/E软件建立螺旋摆动液压缸内部流动油膜数学模型;利用Gambit 2.3.16进行结构化六面体/楔形网格划分后导入Fluent 6.3.26中,采用层流模型和SIMPLE算法,对不同径向间隙螺旋副内油膜三维流场和同一间隙不同偏心距下的螺旋流动特性进行模拟,得到螺旋副内部压力场以及承载力、刚度、最高温度、流量与间隙之间的关系。研究结果表明：螺旋副在径向间隙为0.10 mm时性能最佳;为获得较大的承载性能,同一半径间隙,制造条件允许且能形成流体动压润滑条件下应选择较大的偏心距;当缸体和空心螺杆的表面粗糙度分别为3.2μm和1.6μm,最小膜厚大于9μm时,能够形成良好的流体动力润滑。