金属膜盒式蓄压器的主要功能是抑制大型液体火箭的纵向耦合振动(POGO振动),金属膜盒(简称膜盒)是该种蓄压器的重要组成部件,也是抑制火箭纵向耦合振动的重要部件,精确测量膜盒的最大容积值可保证蓄压器有效实现其功能。膜盒主要是由多个金属膜片相互焊接构成焊接波纹管并与上下底盘焊接成的一个弹性结构。为了测量膜盒的最大容积值,同时保证膜盒不被破坏且可在低温工况下工作,介绍了一种工程实用的气体测量方法,并对其影响因素进行了分析。

为了降低弦线转子泵的流量脉动率和转子径向力,提出了一种具有两对转子的双啮合弦线转子泵。阐述了双啮合弦线转子泵的工作原理,推导出了瞬时流量表达式,分析了两转子间差动角对双啮合弦线转子泵流量脉动率的影响,得出了当差动角α=π/2z时,双啮合弦线转子泵的流量脉动率为0,消除了流量脉动引起的噪声与振动。同时利用ANSYS对转子受力进行了仿真分析,当差动角α=π/2z时,转子径向力的突变值降低了47.6%,转子弯曲应力降低了21.3%,降低了因转子径向力突变引起的振动。

采用数值模拟方法研究液压滑阀内的高压空化流动特性,分析了进口压力的改变对液压滑阀内的高压空化流动特性的影响。结果表明:在高压入口条件下,液压滑阀节流槽区域内及其出口处存在多个空化区域。随着进口压力的增加,液压滑阀内的空化流场会从稳态向非稳态转变;当液压滑阀内的空化流场处于非稳态时,其空化流动结构的变化具有明显的周期性,可明显区分出空化初生、发展和衰退阶段。进口压力越高,节流槽出口处的空化区域和强度越高,空化流动周期性变化的时间越短,且会出现云空化脱落现象。

针对传统的钻爆法无法实现硬岩巷道安全、高效掘进的问题,提出了一种高压泡沫涨裂装置。介绍了高压泡沫涨裂装置的系统组成和工作原理,建立了装置不同工作阶段的运动模型,利用AMESim软件搭建系统仿真模型,得到了系统的动态特性,分析了泡沫初始压力和蓄能器体积对装置性能的影响。结果表明:高压泡沫涨裂装置的作业周期为123 ms,能在岩石钻孔内形成17 MPa的压力,泡沫初始压力和蓄能器体积分别对装置涨裂压力和作业周期产生影响。通过对高压泡沫涨裂装置的仿真研究,验证该装置可行性的同时,为设计高性能高压泡沫涨裂装置提供了理论基础。

为了实现满灭火剂条件下灭火弹仍具有良好的飞行稳定性,满足发射距离要求,综合考虑灭火炮尺寸和各项参数指标,设计了分瓣式灭火弹结构和外形,并对灭火弹的内、外弹道进行了计算;采用CFD仿真软件对灭火弹气动性能进行了评估,分析结果表明:由于尾翼长度过长,稳定性余量较大,但灭火弹所受到的气动阻力也较大,进而影响了灭火弹的飞行距离,灭火弹弹身至尾翼的收缩段形成了分离尾涡,可通过缩短尾翼长度来提高飞行距离。最后进行了发射试验,试验结果表明,灭火弹总体结构设计合理,也印证了上述仿真分析结果。

从仿生角度出发,基于人体手指关节的骨骼结构和肌肉发力特点,设计出一种气动肌腱驱动、腱传动的拮抗式仿生关节。针对气动肌腱的高度非线性特性,通过搭建实验平台,测试肌腱性能,采用最小二乘法建立单根气动肌腱的数学模型。基于该关节采用腱传动特点,建立关节力矩输出模型。建立关节位置/刚度解算模型,根据关节位置、关节刚度及关节输出力矩解算气动肌腱理论输入压力。采用模糊PID算法和传统PID算法实现对该关节位置闭环控制、关节刚度开环控制。实验结果表明,2种方法均能较好的跟随关节刚度,同时模糊PID算法的位置控制精度明显优于传统PID算法。

为了实现盲文点显器输出柔性字符,设计了一种压电驱动流体柔性盲文点显装置。该装置利用压电振子振动激励腔内流体发生共振,压缩流体实现位移驱动能力,形成盲文字符点。首先对装置结构设计和工作原理进行了说明,驱动流体采用液体;然后对系统进行动力学分析,推导出柔性薄膜和压电振子输出位移以及放大比的表达式,确定影响输出位移和液体放大效果的结构影响参数;最后对系统进行了实验测试。结果表明,流体腔直径为31 mm,高度为8 mm,配重块尺寸及质量为10 mm×6 mm×4 mm,11.75 g,充水量为8.8 mL时,共振频率为365.4 Hz,柔性薄膜形成触点输出位移为0.214 mm,满足盲人触摸敏感标准要求。验证了用此种方式构造盲文触点装置是可行的、有效的。

为实现采煤机滚筒位置精确调整,建立了滚筒位置控制系统开环传递函数,基于Simulink搭建了采煤机滚筒位置仿真模型,分别采用果蝇算法和Ziegler-Nichols算法对PID控制器参数进行优化,对系统施加不同信号模拟采煤机实际工况,研究了两种算法对滚筒位置控制性能的优化效果。结果表明:基于果蝇算法优化的系统阶跃响应超调量、调整时间、稳态误差等指标均减小,系统正弦响应平均跟踪误差缩小45%以上,系统随机响应曲线波动范围均减小,因此基于果蝇算法优化的系统在工况变化时具有较强的鲁棒性。

某型飞机机轮刹车系统所用射流管式压力伺服阀在试验过程中,阀体高频振动,并伴有尖锐刺耳“啸叫”声。通过试验的方法,发现该问题与伺服阀主阀芯异常旋转直接关联。基于Fluent软件对刹车压力伺服阀主阀芯流场进行建模与仿真,选用标准的k-ε模型,采用SIMPLEC方法计算。通过对仿真结果进行分析,明确阀芯异常旋转的原因,并根据仿真结果对主阀结构进行优化改进,经试验验证,该型刹车压力伺服阀的振动问题得到了解决。

为提高车辆驾驶舒适性,减少液压功率分流无级变速器换段次数,提出一种基于拉维娜行星齿轮结构设计的液压功率分流无级变速箱设计方案。首先,进行速比匹配,建立了变速箱传动方程,确定其主要参数取值;其次,基于SimulationX平台建立了泵控液压马达、湿式离合器等变速箱关键模块的物理模型,搭建起整体动力学仿真变速箱仿真平台;最后,基于所构建的模型对变速箱传动连续特性和调速特性等进行了仿真分析。仿真结果表明:所设计的变速箱结构紧凑,仅采用单个汇流行星排就能实现6~56 km/h范围内的无级调速;各工作段速比呈等比式增长,能够在较短时间内完成调速,符合设计要求。