为分析射流管伺服阀的前置级能量转换特性,基于动量守恒和能量守恒定理,建立射流管伺服阀前置级数学模型,并对高温下射流管伺服阀流量特性与前置级结构参数之间的关系进行分析;分别对2种不同型号的射流管伺服阀进行试验研究,得到常温下射流放大器的恢复压力特性以及2种型号伺服阀在30℃和150℃下的小信号空载流量特性。研究结果表明:高温下油液黏度降低导致射流速度增大,恢复压力增加,空载流量变大;前置级结构参数会影响高温下射流碰撞面积的变化幅度,进而影响恢复压力和空载流量。当射流孔与接收孔直径之比在0.69附近时,高温下射流碰撞面积的变化幅度最大,碰撞损失的动量增加,此时空载流量的变化最小。在相同温差下,若空载流量的变化幅度未达到最大,则射流喷嘴的自由射流距离会影响射流碰撞面积的变化,进而影响空载流量的变化。2...

为研究微重力环境下矿山采煤取样设备中磁流变液的微观特性,首先,在微重力环境和外加磁场作用下对磁流变液磁性颗粒进行受力分析,建立了磁性颗粒的运动学方程;其次,研究了基于速度Verlet算法的磁性颗粒动力学仿真模拟策略和方法,并根据粒子动力学理论,对磁流变液微观结构进行了三维数值模拟;第三,研究了磁流变液在微重力环境和外加磁场作用下的微观结构实验方法,利用工业计算机断层扫描(CT)成像技术,搭建了磁流变液微观结构实验台;最后,研究了磁流变液在微重力环境和不同磁场作用下的微观结构。研究结果表明:在微重力环境中,磁性颗粒受外加磁场作用呈现链状或簇状结构排列;随着颗粒体积分数或外加磁场强度增加,链状结构会愈加明显;高颗粒体积分数磁流变液的颗粒链长度随着磁场强度增大而明显增加;磁流变液在微重力环境下可以表现...

为提高机电产品装配环节的可靠性,首先采用“功能—运动—动作”的结构化分解方法得到元动作单元,然后对产品历史故障数据进行分析以确定各运动单元的故障模式,并建立运动单元故障树;为提高分析效率,使用二元决策图(BDD)对故障树进行转化,得到故障树的最小割集,并根据基本事件的发生概率计算得到基本事件的重要度;然后根据80/20定律将重要度较高的事件确定为可靠性控制点,分析可靠性控制点故障的故障源,建立基于多色集合理论的故障与故障源间的布尔关系矩阵,提出在装配过程中针对各主要故障原因的可靠性控制措施。研究结果表明该故障建模和可靠性控制技术能够有效提高装配过程中的可靠性。

为了预测粗糙界面上微凸体相互作用对法向接触特性和能量耗散的影响,在确定性接触模型的基础上,增加几何重叠和固体表面能等约束条件,对发生相互作用的微凸体进行等体积合并。通过不同的法向载荷、采样间隔和粗糙度等方案,分析微凸体相互作用对法向接触刚度、阻尼和能量耗散的影响,并与相互独立的结果进行对比。研究结果表明单个球体的接触面积与测试结果较好地吻合,验证了本研究模型的可行性;粗糙界面上法向接触参量与采样间隔均为正相关;接触刚度和阻尼随着粗糙度的降低而增加,而能量耗散随着粗糙度的降低而增大。对于小的变形量和大的采样间隔,微凸体相互作用可以忽略,但随着变形量增加以及采样间隔减小均有明显的影响,与相互独立的结果相比,法向接触刚度和阻尼变小,而能量耗散增加。

针对扬矿电泵高扬程、粗颗粒过流及轴向流等问题,以深海采矿多级输送电泵整体设计为研究对象,通过对比国内外优秀的深海采矿泵模型,提出高扬程粗颗粒多级输送电泵的设计方法,并进行四级扬矿电泵设计。分析并计算多级输送电泵所受的外载荷、轴向力和螺栓承受的拉力,利用有限元分析软件对泵体的强度和刚度进行计算,最后对两级扬矿电泵的工作特性进行实验研究。研究结果表明：当设计流量为432 m3/h时,两级电泵的扬程为82 m;当结核浆体体积分数为0~10%时,泵的功率-流量曲线变化平缓,泵的颗粒过流能力强,泵的各部件均满足强度和刚度的要求,验证了多级输送电泵设计方法的有效性。

基于改进的运动学法,利用啮合不变矩阵建立公切线双圆弧柔轮齿廓弧长参数方程和理论啮合方程,可求得理论共轭啮合区以及刚轮齿廓参数。综合考虑真实表面粗糙度、载荷、轮齿几何接触、卷吸速度等,建立双圆弧齿廓谐波减速器柔轮与刚轮在共轭啮合区域的混合润滑数学模型。分析啮合区域不同齿廓参数对于谐波传动装置润滑性能的影响。研究结果表明在设计柔轮齿廓的时候,合理增加凸圆弧齿廓的半径有利于改善接触区域润滑状态。在工况不变的情况下特别是在中高速的工况下,加大柔轮凸圆弧齿廓半径可以增加接触区油膜厚度,增大膜厚比,且改善的效果随着转速的增加而增大,但当凸齿廓半径增大到很接近凹齿廓半径时,继续增加几乎不改善润滑条件。

针对气力式油雾器，设计气力式油雾器雾化性能测试系统。通过测量油雾器产生的油雾质量浓度，研究其在不同进出口压差、进口压力、油膜厚度以及油温条件下的雾化性能。研究结果表明：增大进出口压差可以显著提高气力式油雾器的油雾质量浓度和流量；在进出口压差一定时，进口压力升高会导致油雾质量浓度降低；油箱内油膜厚度亦会影响油液雾化效果，随着油膜厚度的减小，气流阻力减小，油雾质量浓度增大；在进出口压差和进口压力不变时，升高油温能够降低油液的黏度，有利于油液雾化。

采用LS-DYNA软件建立玻璃纤维增强热塑性复合材料(GFRTP)的自冲铆接(SPR)有限元模型,对SPR过程进行数值模拟和实验验证。通过比较应力分布、钉腿张开度及接头强度,分析底座几何形状及铆钉材料对GFRTP工件SPR过程及接头强度的影响。研究结果表明与金属SPR接头钉腿被下工件完全包裹而形成自锁结构不同,GFRTP工件SPR接头的形成机理是钉腿穿透下工件而向外翻卷,与钉头一起形成机械锁。连接条件对GFRTP工件SPR性能有显著影响。在一定范围内,增大底座凸台倾角有助于提高SPR的自锁性能;增加铆钉材料强度,可有效提升SPR接头的强度。

为预控双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮的啮合性能,研究基于Ease-off的螺旋锥齿轮齿面修形方法。用大轮理论齿面展成得到小轮共轭齿面,基于预设的对称抛物线传动误差和接触迹,将齿面划分为小端、中间接触区、大端共3个区域,并基于局部共轭原理沿啮合线方向对3个区域进行3段抛物线修形,得到目标齿面;采用Ease-off齿面接触分析方法,对得到的目标齿面啮合性能进行分析。研究结果表明传动误差的形状、幅值、接触迹线与接触印痕达到预置要求;分区修形方法为双重螺旋法加工的齿轮工作齿面、非工作齿面同步分区修形优化提供了新途径。

针对复杂结构优化设计中常出现的低效率、低精度问题,提出支持向量回归机(SVR)响应面与进化多目标优化算法相耦合的优化系统。基于结构风险最小化推导SVR响应面建立原理,采用具有异点预测值可对比特色的正交旋转组合设计作为样本点选取法,以获得最优试验区。基于NSGA-Ⅱ范式原理建立区间偏好进化优化算法并构建优化系统框架。以45t门机主梁为研究对象,指定5个几何参数为设计变量,对最大位移、应力进行约束,以轻量化及首阶固有频率为双目标,利用所构建的优化系统进行优化求解。研究结果表明主梁总质量减少15.9%,首阶固有频率减少9.2%。通过不同响应面模型的效果对比、灵敏度分析及优化方案检验,验证出优化系统的高效可行性。