电控喷油器用致动器的性能,对喷油器喷油特性以及发动机工作性能具有重大影响。探讨了应用超磁致伸缩材料作为换能元件的超磁致伸缩致动器在电控喷油器中的应用现状。首先,介绍了超磁致伸缩致动器的发展背景;其次,简要介绍了超磁致伸缩材料的作用机理、优良特性以及超磁致伸缩致动器的结构原理;然后,将电控喷油器按照致动器通电工作方式、驱动方式的不同进行分类,系统梳理了超磁致伸缩致动器应用于电控喷油器的研究现状;最后,展望了电控喷油器用致动器的发展方向。

为了提高挖掘机器人电液伺服系统的轨迹精度,首先,建立挖掘机器人电液伺服系统模型;其次,对遗传算法的种群、适应度函数、交叉概率和变异概率进行改进,设计改进遗传算法的PID控制器,在联合仿真平台上进行了仿真研究,用阶跃和斜坡信号评估控制器性能;最后,搭建挖掘机器人轨迹控制实验平台,采用对挖掘机器人精度要求较高的斜坡作业验证控制器性能。结果表明:相比较于传统的PID控制器和经典遗传算法优化的PID控制器,改进遗传算法优化的PID控制器调整时间短,响应快速,实际动作控制时轨迹跟踪误差最小,可用在挖掘机器人实际轨迹控制中。

针对沉船水下抽油过程中重油加热的需求,提出一种基于电磁感应原理利用油舱外板加热重油的方法,根据电磁理论及热传导理论建立了加热过程的数学模型,使用有限元软件进行数值模拟,得出重油加热过程温度衰减规律,利用油舱模型进行重油加热模拟实验,测量油舱加热过程重油温度变化及衰减规律。通过模型进行重油水下电磁加热的验证可知,实验结果与数值仿真重油加热温度变化规律有良好的匹配性。该电磁加热重油技术设备简单、加热效率较高,在防止沉船燃油泄漏领域具有较好的应用前景。

燃油调节器是航空发动机控制系统乃至整个飞行器的核心部件之一。目前,国际上主流发展趋势为,用数字电子控制系统取代传统的机械液压调节结构,整合其他飞行控制系统,实现飞行器集成数字化自动控制。我国航空发动机燃油调节器虽然已有一些数字电子式的示范应用,但实际使用仍以技术成熟的机械液压式为主,且长期依赖进口或测绘仿制国外产品。研究航空发动机燃油调节器工作原理和技术演变、分析应用示例、总结关键技术,对开展航空发动机燃油数字控制方法自主研发以及产品研制,具有参考价值。

隔膜阀由于结构简单、密封性好、耐腐蚀和耐磨损等特点被广泛应用于流体控制系统中。超纯水隔膜阀隔膜一般由PTFE或PFA材料制成,在不同驱动方式的作用下隔膜产生不同程度的变形,从而导致阀口流动特性呈现明显差异。采用流固耦合的计算方法,研究了在手动和电磁两种驱动方式下,隔膜提升相同高度时的隔膜形变和阀口流动特性。结果表明,两种驱动方式的流量-压力系数均为线性关系,且电磁驱动隔膜阀流量-压力系数大于手动驱动;由于两种驱动方式作用下隔膜受力状态不同,导致电磁驱动隔膜阀的流量增益近似为恒定值,而手动驱动隔膜阀的隔膜发生了明显的偏置现象,其流量压力特性表现出明显的非线性特征。

雾化吸入是临床上常用的介入手段,可帮助气管切开患者进行机械通气,也能够以更有效地方式为呼吸道疾病患者给药。研究从雾化的基本原理着手,分析典型雾化器的几何结构,根据作用机理将雾化过程划分为毛细上升,喷口雾化及撞击回流和气溶胶喷出等三个阶段,并结合流体体积法对雾化过程所涉及到的二相流动进行数值分析。稳态分析结果验证了喷口处由于气流压力小于大气压而产生的负压,确认了毛细上升过程中驱动药液运动的核心动力。瞬态分析结果发现药液沿着液膜-液丝-液滴的流程逐渐雾化成液滴。这些分析结果厘清了雾化器的基本工作过程,对后续雾化器的性能表征和结构优化设计具有指导意义。

隔膜泵是Urea-SCR系统中使用最广泛使用的动力单元,其流量稳定性对系统计量精度有较大影响。受隔膜易变形及配流阀参数的影响,隔膜泵瞬时流量易出现较大波动。要避免或减小这种瞬时流量波动现象,必须进行隔膜泵动态特性分析。鉴于隔膜泵结构及材料特点,提出了一种双向FSI模型,经试验验证,该模型可有效预测隔膜泵动态特性。分析结果显示,减小压出阀弹簧刚度、压出阀阀芯质量及压出阀开启压力均可在一定程度上减小隔膜泵瞬时流量波动现象。所采用方法及所得结果可为相近产品的分析提供理论参考。

骨骼肌被认为是一种强大的、灵活的、多功能的生物驱动器。随着软材料、柔性机器人和仿生学的不断进展,基于流体驱动的仿骨骼肌柔性驱动器因其呈现出明显学科交叉特性,成为当下研究热点。因此,以骨骼肌肌肉-肌腱结构概念为设计引导,开发一种大规模并行结构的高度仿骨骼肌柔性驱动器,称为仿肌肉-肌腱系统柔性驱动器。开展柔性驱动器应力,应变和力-速度测试。实验结果显示柔性驱动器的应力达到0.32 MPa,提升载荷40 kg,应变为11.7%,并具备与骨骼肌非常接近的力-速度特征。实现了高功率密度,高应力应变,高输出力和固有力学特性集成,并实现关节转动和摆动的应用。

为探究飞机刹车系统的振动规律,以航空机轮刹车装置为研究对象,通过对刹车装置的受力分析建立了刹车扭转振动和轴向振动的力学模型,建立刹车振动系统的频率方程,计算出扭转和轴向固有频率,采用m+p动态测试软件对力学模型和固有频率进行验证,理论与试验结果基本一致。在惯性试验台上进行刹车振动测试,通过理论计算和试验结果初步得出了刹车振动规律,为航空机轮刹车装置的设计和改进提供了依据。

液压冲击是影响膜片电磁阀频繁启动和可靠运行的重要因素,根据先导式膜片电液开关阀产生的关阀水锤压力作用机理及经验公式,提出通过分析稳态管道流速和瞬态关阀时间来预测水锤压力特性的方法,在此基础上建立先导式膜片电液开关阀的稳态流场有限元模型和关阀过程数学模型,探讨关键结构参数对水锤压力的影响规律,并确定样机设计参数。实验结果和仿真结果基本一致,表明该方法可以准确预测水锤压力,样机在0.1~0.5 MPa范围内水锤压力近似成比例线性增加,且在0.5 MPa压力下瞬间关阀产生的水锤压力小于0.1 MPa,满足膜片电液开关阀对关阀水锤压力标准的要求,可用于远距离的流体输送系统。