针对传统三偏心蝶阀的缺点,提出一种桁架过流式三偏心蝶阀结构,利用SolidWorks建立其三维模型并抽取不同开度下的流体域模型,然后根据设定的工况条件在Fluent中进行流场模拟计算。结果表明:优化后的阀板在不同开度下,过流面处承受的压力变小,承压面所能承受的压力变大;同等开度下,优化后的阀板表面的速度降低,阀板表面所受冲刷程度减轻;大开度下,优化后的阀板周围流动稳定性更好,改进后蝶阀的流量系数变大,流通能力变强。对改进前后的蝶阀结构进行阻力特性试验,对比分析得出:大开度下流阻系数明显减小,且改进后结构的流阻系数在同等开度下都有所减小,再次证明改进后结构的性能优势。

高压液压技术是未来飞机液压系统的主要发展趋势,由于损耗功率增加,系统温度变化将更加剧烈并影响飞行安全,因此,高压液压系统的热特性与热控制技术是未来飞机液压系统设计需要考虑的一个重要因素。以某高压液压能源系统为例,对液压能源系统的主要液压元件进行生热和散热机理分析。利用AMESim软件开展液压系统温度特性分析,权衡系统是否需要热交换器。结果表明:热交换器有效降低系统油液温度至安全温度内;同时,得到燃油-液压油热交换器位于不同位置、系统在不同飞行阶段下不同环境温度、机翼处管路引入冷气流等工况下温度变化趋势,为飞机高压液压能源系统热设计提供参考。

V形球阀是一种性能优良的调节阀,但在一定条件下会发生空化,从而对管路造成损害。为了研究截流面积对V形球阀内部流动的影响,通过数值模拟的方法,对V形球阀在空化与非空化工况下的内部流场进行了研究,同时对比分析了不同锥角和不同开度下V形球阀流量特性、阻力特性、空化特性的变化规律。结果表明:V形球阀的流量系数随开度和锥角的增大而增大,且阻力系数随着开度和锥角的增大而减小;V形球阀的能量损失随着锥角的增大而减小;随着开度的增大,V形球阀流道内的空化程度减小。研究为V形球阀的应用与设计优化提供了理论依据。

为克服静压支承系统中滑阀型和薄膜型两种常用的反馈式节流器的不足,根据静压支承系统需求,设计了一种圆台形滑阀反馈节流器结构,并介绍了其工作原理。分析圆台形滑阀节流静压支承系统的静动态特性,节流器的进油变量指数与支承油腔排油变量指数相当,使其动态响应较高,在有外加载荷作用时,根据系统模型方程讨论了支承刚度、油膜间隙、稳定性及幅频特性,并结合支承腔油膜间隙近似不变原则,推导出了节流器相关结构参数的设计公式。

气动三自由度并联平移机器人由固定平台、动平台、3个辅助臂和3个驱动臂组成,3个辅助臂约束机器人动平台的转动,3个气缸驱动机器人动平台沿x,y,z方向的运动。根据并联平移机器人的机械结构及运动特征,得到动平台的运动学正解和逆解。在并联平移机器人的运动控制中,不仅要减少单个驱动臂的跟踪误差,还需考虑驱动臂间的运动协调性。由于气体的可压缩性、负载的时变性和摩擦力等因素,精确的驱动臂模型难以建立,因此针对单个驱动臂设计了线性自抗扰控制器;此外,根据机器人结构特点设计基于驱动臂跟踪误差分解组合的协调控制器,解决了运动协调的问题,进一步减小了空间轨迹的跟踪误差。实验证明了该控制策略的有效性。

采用分子模拟方法,研究不同压力、剪切速度、纳米颗粒浓度、温度条件下水基纳米液压液在动力学模型中的流动特性、承载能力和抗磨减摩特性。结果表明:纳米流体承载能力随纳米颗粒浓度的增加而增大;随着负载的增加,基础流体和纳米流体均会发生固化现象,但是纳米流体的过渡压力大于基础流体;壁面间摩擦力在一定范围内会随着纳米颗粒浓度的增大而减小,但过大的纳米颗粒浓度将导致摩擦加剧;纳米流体温度过高将导致壁面间摩擦力急剧升高;水基纳米液压液抗磨减摩机理主要在于纳米颗粒将滑动摩擦转化为滚动摩擦。

高压气动减压阀是导弹/发射筒气源装置的重要元件,用于气源装置高压气瓶出口气体的减压与稳压。设计一种正向直动式减压阀,并建立其静态数学模型,用AMESim软件对其静态特性进行仿真分析,讨论锥形阀芯半角、敏感活塞面积和弹簧总刚度对该减压阀压力特性的影响。结果表明:锥形阀芯半角的增大能提高减压阀的调节精度;活塞面积的增大能提高调节精度,增大到一定值时,调节精度无明显提高,同时要考虑减压阀的尺寸;弹簧刚度的减小能提高减压阀的调节精度。

电磁螺线管驱动器行程短,响应速度较快,从而实现快速动作,常用于快速直线运动的工业应用中,如隔膜泵的直线驱动。在实际应用中,隔膜泵中柱塞的高速冲击大大降低了隔膜的寿命并带来较大的噪声。通过经验公式建立隔膜泵中电磁驱动机构模型,并通过比例积分微分控制对电磁驱动机构模型进行控制,实现柱塞的软着陆,从而提升隔膜泵的性能。通过COMSOL软件分析隔膜泵柱塞在瞬态磁场下柱塞的运动特性,并对驱动控制参数进行调整,最终实现隔膜泵电磁执行器软着陆。

为提高四柱式液压机同步控制系统控制精度,在建立系统数学模型基础上,利用蚁群算法优化了系统中PID控制器参数。基于“串联型”和“并联型”同步控制结构在MATLAB/Simulink中进行了仿真研究,为了验证两种同步控制结构的实际控制性能,在四柱式液压机试验台上进行了试验研究。结果表明:“并联型”同步控制结构相比“串联型”同步控制结构最大同步误差减小了80.649%,稳态同步误差减小了30.303%,可以看出“并联型”同步控制结构对于最大同步误差和稳态同步误差的控制效果优于“串联型”同步控制结构,因此,“并联型”同步控制结构更能满足四柱式液压机对于双缸同步控制精度的要求。

为了提高先导式电液比例阀的位置控制性能,解决大批量先导式电液比例阀生产带来的不一致性问题,首先,建立了比例阀的非线性数学模型,针对比例阀死区不一致且难检测的问题,提出死区在线检测方法,采集主阀开始运动时的先导阀电磁铁电流值来表征死区大小,将当前死区值通过上位机在线读出并进行补偿;然后,针对普通PID固定增益带来的控制效率和精度低下的缺点,设计了基于死区在线检测的模糊PID自适应位置控制器,实时动态调整控制器各项参数;最后,基于MATLAB软件和先导式电液比例阀测试平台,验证所提出的控制方法的有效性。研究结果为先导式电液比例阀的批量化生产奠定了理论基础。