民用飞行器重要的性能都是随着飞行器质量的增加而下降的,对于飞艇这类几乎完全由气体浮力维持升力的飞行器,其性能与质量的矛盾尤为突出。以复合材料制造的夹层结构和帽型筋条设计飞艇吊舱的结构,并采用基于有限元法与数学规划的结构优化设计技术,在确保承载能力的情况下可以把吊舱结构质量控制得很小。介绍一种飞艇吊舱的客舱短舱段结构优化设计过程首先阐述优化问题,然后给出优化思路,并完成优化建模,最后采用Isight内置Pointer-2算法完成优化计算,在保证结构性能的基础上,使其最终结构质量减少13%。

机械零件表面结构化能够起到减阻耐磨的作用,磨削加工能够有效地加工出规则的结构化表面,基于此,依据生物学叶序排布原理设计了磨粒簇叶序排布砂轮并建立了数学模型。为探讨磨粒簇叶序排布砂轮磨削外圆结构化表面的形成机理,建立了磨粒的运动方程并讨论了实现结构化表面的磨削条件,利用MATLAB仿真了不同转速比γ和叶序参数h,以及磨削深度ap下工件结构化表面的形貌特征;仿真结果表明,转速比γ越大、叶序参数h越小工件周向凹坑数目就越多;磨削深度ap越大,凹坑的周向尺寸越大。

电液振动台是大型结构件冲击环境模拟的关键设备。受负载特性变化等因素的影响,传统控制方法很难保证参考冲击波形的再现精度。提出基于BFGS拟牛顿优化算法更新系统的广义阻抗,通过对伺服控制系统驱动信号的在线修正,减小响应信号与参考信号之间的偏差。分别利用传统算法和BFGS优化算法进行二自由度冲击波再现仿真分析,仿真结果表明,BFGS算法能够实现系统时变阻抗的跟踪,高精度再现参考冲击波形。

传统车辆换挡缓冲阀动态稳定性能差,将2D数字技术与缓冲阀相结合,能有效提高其重复精度且滞环小,但已有2D数字缓冲阀传动精度低且易污染。据此,提出一种压扭联轴器式2D缓冲阀。以重量轻、惯性低而且灵敏度高的压扭联轴器作为传动装置改进现有2D缓冲阀,利用AMESim实现主阀部分的结构仿真,在数学建模的基础上采用Simulink实现先导阀的特性输出,进行联合仿真,实现了不同工况条件的缓冲阀性能分析。仿真结果表明:基于压扭联轴器的2D缓冲阀缓冲特性与理想曲线趋势一致,验证了结构及仿真方法的有效性。

为提高气动系统能效,提出了一种恒压式气动储气装置,取代传统定容式储气罐。首先,对恒压式气动储气装置的结构原理进行设计说明;然后,在AMESim中对一个典型气动回路进行建模仿真,对比在回路中使用传统定容式储气罐和恒压式储气装置的不同系统工作特性。结果表明:所设计的恒压式储气装置能够实现良好的稳压特性,同时表现出了显著的节能效果。

为提高正弦振动模拟试验的控制精度,针对电液振动台受不确定干扰力影响的问题,以单轴电液振动台作为控制对象,使用滑模控制抑制不确定干扰力对正弦振动控制精度的影响,同时加入最小控制综合(Minimal Control Synthesis,MCS)算法补偿系统在考虑伺服阀动态后滑模控制器的不足,结合三状态控制实现加速度控制。通过MATLAB/Simulink建立控制策略仿真模型进行仿真分析。结果表明:该复合控制策略可以有效抑制干扰力影响并且提高正弦振动控制精度。

六自由度并联机器人的位置反解是构建机器人姿态闭环控制的关键技术。将缸体固定,由轻量化连杆传递运动可降低液压缸运动的惯性力和铰接处摩擦力。传统的运动学反解办法不适用于带连杆的并联机器人。通过建立连杆局部坐标系的方法求取变换矩阵,进而求得带连杆六自由度并联机器人的位置反解方法。并利用ADAMS搭建虚拟样机模型检验算法的准确性。

为提高6自由度液压振动台的控制精度，详细分析振动台系统的伺服控制原理并给出具体的实现方式。采用自由度合成及分解矩阵实现振动台的自由度独立控制。采用三状态控制器提高振动台系统加速度响应频宽，增强系统稳定性，并给出了控制器参数的计算公式。采用压力镇定控制器削弱系统中各激振器间的内力耦合，减小能量内耗。文末通过试验验证了6自由度振动台伺服控制策略的有效性。

为提升国内轨道车辆转向架测试设备的技术水平，并能全面、准确地评测转向架刚度的性能，提出了一种新型轨道车辆转向架刚度试验台的设计方案。依据试验台的技术特点，对系统的组成、液压缸的动作方式以及液压系统的控制形式进行了设计，确定了液压缸及伺服阀的相关参数。在对阀控液压缸工作原理及伺服阀特性研究的基础之上，着重对该液压伺服系统进行了建模和特性分析，并给出了分析结果。分析结果表明：液压伺服系统的关键部件选型合理，测试结果准确可靠，能够比较精确地对转向架刚度进行测试，为新型转向架刚度试验台的推广应用奠定了技术基础。

气动增压泵是一种常用的高压增压装置。为满足节能和低温环境两方面需求，提出一种单行程供气增压泵，使压缩行程供给驱动气体，而吸气行程切断驱动气体。给出增压泵换向阀、高压活塞、进排气单向阀等关键部件的设计，使之能够达到省气节能和低温密封的要求。并针对样机进行节能和低温实验，结果表明：新增压泵可以省气30％。