压电陶瓷材料具有优良的力学性能和动态特性,但根据其逆压电效应研发的驱动器输出位移小,大多仅为微米级,因此需设计相应的微位移放大机构以放大驱动器的位移输出。根据先前提出的膜片式液压微位移放大机构,进行了理论模型的推导,并运用ANSYS Workbench软件对其进行双向流固耦合分析。将仿真结果和实验结果进行对比,验证了仿真结果的准确性。通过仿真分析得到了放大机构的动态变化过程以及不同形状的流道对放大过程的影响,为后续放大机构的优化设计提供理论依据。

针对烟草常规多连杆鸭嘴式移栽机进行了结构创新,设计螺旋钻头与鸭嘴投苗器水平连接在一起,随鸭嘴投苗器同步上下移动,利用液压马达带动螺旋钻头高速旋转挖穴,嘴鸭投苗器投苗浇水,实现了小苗井窖式挖穴、投苗和浇水同步机械化作业。通过AMESim软件对井窖式移栽机的液压系统进行了建模分析,通过仿真获得了井窖式移栽机螺旋钻头的作业情况和井窖式作业模块升降机构的工作情况。结果表明,螺旋钻头作业速度稳定,小苗井窖式移栽作业机构上下位置调整响应快,所设计液压系统技术合理,为今后相似情况提供了参考依据。

针对多路阀高压大流量,流道结构复杂,节流温升大,造成阀芯易卡滞的问题,采用流固热耦合分析方法对阀芯进行了仿真研究。采用非线性有限元软件ADINA分别建立了阀芯固体模型和阀芯区域流道的流体模型,设置了流固热耦合边界条件,流体计算应用了k-ε湍流模型。在仿真中设置进油压力30 MPa,进油流速0.5 m/s,阀芯初始温度20℃,进油温度分别设置为25,30,35,40℃。通过研究获得阀芯温度受影响区域在与油液接触处,远离油液的区域阀芯温度变化不大,阀芯上节流槽受油液温度影响最大,说明合理设计节流槽结构可降低温度效应对阀芯的影响,阀芯变形主要产生在回油区域,油液温度越高阀芯变形越大,阀芯卡死将产生于回油附近区域,同时随着油液温度的增加,阀芯变形加大,工作腔压力将上升,回油流速将下降。

为充分反映实际物理过程,基于动态接触理论和管道分布参数模型,考虑结构刚度、液容、液感等因素,建立了双伸缩立柱的数学和液压仿真模型。模型解算结果表明,在冲击载荷作用下,立柱动态主要由液体容性决定,引起很高的冲击压力;液感效应则会导致冲击瞬间立柱内液体两端出现相位差和压差,并附加高频压力波;缸体结构刚度则引起表观模量的降低。所建模型能够较好地体现立柱的稳态和动态特性,进而与阀类模型开展联合仿真,为高性能立柱控制阀的设计、优化提供支持。

带有表面微缺陷的飞机液压管路在循环压力冲击作用下会逐渐形成非贯穿裂纹,但是随着裂纹处应力的循环作用,会扩展成贯穿性微裂纹,导致管路产生微泄漏。基于管路内瞬变流数学模型,采用AMESim软件对循环压力冲击载荷下飞机液压管路泄漏故障进行模拟,分析不同泄漏情况对管路压力信号波形的影响;然后根据管路压力信号波形的仿真结果,通过Daubechies小波系中5类小波函数分别对其进行小波分解,分析并对比小波函数的分解结果,选取最优小波函数分解结果定位信号中奇异点位置;最后开展管路泄漏故障实验,通过最优小波函数和负压波定位法检测及定位管路泄漏位置。研究成果为飞机液压管路泄漏故障诊断提供新的方法,同时,为我国飞机液压管路视情维修模式进行探索。

针对电液伺服阀故障预测中故障类型复杂多变、早期故障较弱、时间序列难以处理等问题,构建了卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)相结合的电液伺服阀故障预测模型,取代人工特征选择和提取,解决故障预测的时序问题。以G761型电液伺服阀为例,利用AMESim软件对伺服阀阀芯磨损和孔板堵塞故障数据集进行了仿真,并用仿真故障数据验证了模型的预测精度。同时将LSTM,CNN,CNN+LSTM 3种模型针对电液伺服阀故障预测诊断的精度进行对比,CNN+LSTM故障预测模型训练时间更快,得到更高的预测精度,具有更好的适应性。

随着机器人工作范围越来越广泛,运行环境情况也更加复杂,为了解决传统刚性连杆多足机器人对环境适应性不足,设计一种采用柔性材料、基于Arduino平台控制的气动仿生四足机器人。机器人本体采用16根气动人工肌肉进行驱动,单腿配置采用菱形布局的4根气动人工肌肉,模拟生物肌肉驱动通过气动人工肌肉组对以充放气实现的拉伸力摆动四足。通过Arduino编程协调16个开关量的先后顺序改变三位五通电磁阀的工作位来控制四条腿的摆动顺序,从而对机器人进行步态规划,并通过相关实验实现了多种步态动作模式。

以十一柱塞高速轴向航空柱塞泵为研究对象,建立航空泵转子系统集中质量模型,采用传递矩阵法分析其临界转速;通过修正轴向支承位置等参数,研究其对系统临界转速的影响;最后,通过转子试验台完成对转子系统临界转速验证实验。针对实验模型,按照提出的方法进行建模,并采用传递矩阵法分析实验转子系统临界转速验证所用方法的正确性。

针对工程实际中大流量多路阀稳态液动力分析和预测困难的问题,采用流场仿真手段,对阀芯受力情况进行了数值模拟,并通过不同开度和流量下试验结果验证了数值模拟的正确性。通过对比不同湍流模型对于仿真结果的影响,得出Realizable k-ε模型在大流量多路阀稳态液动力仿真中能够更好的拟合试验数据的结论。通过分析仿真云图,发现多路阀在节流入口处易产生压力损失和射流现象,同时指出了射流角度随着开口度的变化而改变。研究结果为准确预测和分析多路阀稳态液动力提供了参考。

为了了解某型号真空吸铝抬包的引射器中流体流动情况,使用Fluent软件对其进行了数值模拟,分析了其压力及流速分布情况。在此基础上,分析了该型号引射器为单吸入口的不足之处。通过优化结构,将其修改为对称双入口结构的引射器,并再次模拟计算了抬包吸入口的负压值,获得了吸铝所需较科学的最低引射气流压力值。并进一步运用VOF两相流模型模拟了真空抬包的瞬态吸铝过程,获得了不同时刻铝水在抬包中的流动及体积分数分布情况,为设备的升级改造的提供了理论依据。