在进行齿轮相关的分析时常用有限元法和集中质量法,对集中质量法分析裂纹齿轮时需要的刚度参数进行计算。不同于传统的梯形、矩形等齿型简化算法,Weber能量法可以直接加入裂纹因素进行不规则轮齿的刚度计算,避免了简化环节带来的计算误差。下文以齿轮轴为研究对象,首先用Matlab对轴段进行有限元分析得出轴的变形状态,并结合有限元分析结果对产生齿根裂纹的轮齿用Weber法计算啮合刚度,将其结果与完整轮齿的啮合刚度比对,证明了该方法的可行性,解决了裂纹齿轮集中质量法分析中的刚度参数获取困难的问题。

针对大尺度台板端面磨削加工容易出现磨削烧伤的问题,利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件,建立了单颗磨粒磨削有限元模型,仿真分析分别得到磨削速度和磨削深度对磨削温度的影响规律。基于仿真结果,以避免台板端面出现磨削烧伤为目标,利用内径147mm、外径197mm的杯型白刚玉砂轮,对材料为316L不锈钢的大尺度台板进行端面磨削工艺优化的实验。实验结果显示,砂轮转速在(1250~1600)r/min范围内选取,磨削深度控制在20μm左右,可以获得良好的端面磨削效果。

摩擦离合器作为机械传动设备中重要的传动部件,在工作过程中到一定程度就会失效。摩擦离合器的寿命问题是需要研究的重要问题之一。文中建立计算摩擦离合器寿命模型,在高速重载的工况下考虑摩擦副失效形式和摩擦材料的影响,分析输入转速和摩擦材料的磨损率等对摩擦离合器寿命的影响。研究结果表明随着输入转速的提高,接合寿命不断下降,但下降的速率由快到慢;接合寿命随着磨损率的增大而减小,但随着磨损率不断增大,寿命减小的速率在降低;接合寿命随着油槽深度的增大而增大;离合器寿命随着从动轴转动惯量的增大而减小;接合寿命随着油槽面积系数的增大而增大。

为研究冷弯十字型连接件连接的钢板组合剪力墙结构的滞回性能。利用ABAQUS有限元分析软件建立14个模型,分析连接件梁端螺栓直径、与螺栓连接的钢板摩擦面抗滑移系数、钢梁跨高比对结构滞回性能的影响。结果表明连接件梁端螺栓直径增大,结构承载能力、延性、耗能性能略有提升,较大的螺栓直径有利于连接件末端梁翼缘塑性铰的形成,建议螺栓直径取22~27 mm;改变抗滑移系数对承载能力影响不大,取0.3~0.4,延性性能、耗能能力更好;随跨高比的增大,结构初始刚度、承载能力、延性、耗能能力逐渐提高,建议跨高比取4.5~6.6。

由弹性薄膜和电致伸缩微位移器构成的微进给定位机构，将在超精密加工和测试装置中得到广泛的应用，本文给出了该种结构的设计方法并对其性能进行分析。

试验研究了苯乙烯/丙烯酸酯类聚合物改性再生骨料混凝土的力学性能。试验发现,聚合物改性再生骨料混凝土宜采用龄期为28d的干养护模式,聚合物最佳体积掺量约为10%;在最佳掺量下,不同配合比的改性再生骨料混凝土的抗压强度及弹性模量略有降低,但聚合物显著提高再生骨料混凝土的抗裂性,改性后混凝土劈裂抗拉强度有大幅度提高,脆性明显降低。

为实现机翼在驱动控制下弦向连续弯度变化,提出了一种刚柔混合式变后缘机翼。其中,机翼柔顺段结构采用柔性气动肌腱作为驱动装置。首先,推导了气动肌腱驱动力模型;其次,将柔顺结构等效为单关节机械臂结构,建立了其动力学模型;继而建立了基于名义模型的滑模变结构PI控制模型,并对比例系数、积分系数及滑模面参数进行了整定。在此基础上,搭建了翼肋柔顺段变弯度控制试验平台及典型机翼盒段综合偏转控制平台。验证了柔顺段结构在弹性变形范围内达到目标弯度的能力,翼肋实际变形曲线与目标变形曲线误差仅为8%;同时,对控制方法及参数的动态性能进行了测试,其作动响应时间为5.5 s,超调量为0,稳态误差为6%,表明了控制系统的合理性和有效性。最后,对翼盒进行了目标角度的综合控制试验,测试了整体系统的变结构性能。

针对多级航天器级间分离研究的地面试验需求,在高速风洞中发展了能够同时模拟前、后级运动的级间分离试验技术。利用风洞的上、下迎角机构,配置电机、传动系统和控制系统,建立了可变迎角和x向位移的上驱动机构,以及可变迎角、x向位移和y向位移的下驱动机构。分别将多级航天器的前、后级模型及测力天平与风洞上、下驱动机构连接,在级间分离计算机控制下,可开展前级迎角、后级迎角、前后级x向和y向相对位置协同模拟的轨迹模拟试验。调试和应用结果表明上驱动机构可实现迎角–15°~15°、x向0~200 mm范围内的受控运动;下驱动机构可实现迎角–11°~49°、x向0~680 mm、y向0~507 mm范围内的受控运动;系统可用于常规测力试验、投放试验、网格测力试验和轨迹捕获试验。

为了提高磁轴承的承载力,同时考虑损耗、临界转速、控制刚度等问题,应对磁轴承的结构尺寸进行最优设计。本文将果蝇优化算法引进到飞轮储能用径向磁悬浮轴承的优化设计中,以尺寸参数为优化变量,以承载力、体积和轴向长度为优化目标,对径向磁悬浮轴承进行多目标优化。通过优化,径向磁悬浮轴承的承载力提高了50%,轴向长度和体积分别减小了30.6%和19.3%。结果表明,本文设计的优化算法简单有效,减小了优化工作量,具有普遍适用性。