乏燃料反应器中的主传动系统为面齿轮传动,其处在高温浓硝酸中工作且要求地震条件下不被损坏,为合理设计其强度,研究了该面齿轮传动的动载特性。阐述了面齿轮啮合原理和特性;基于集中质量法建立了面齿轮传动的动力学模型,考虑了制造与安装误差、时变啮合刚度、齿面腐蚀、地震等因素对其动载特性的影响,推导了面齿轮传动系统的微分方程;利用龙格库塔法求解该微分方程,获得了安装误差、地震和腐蚀等因素作用下面齿轮传动的动载荷,进一步分析了激励因素对动载系数的影响规律。结果表明,腐蚀和地震是引起动载系数大幅增加的关键因素;在所考虑的多因素综合作用下,动载荷小于驱动载荷的2倍。

针对水果表皮脆弱易损、不适合采用传统刚性夹爪抓取的问题,基于章鱼触手结构特征,结合仿生学原理和增材制造技术,设计并制作了一种结构简单、具有自适应性的由3个柔性手指和固定组件组成的适用于水果采摘的气动柔性夹爪。采用ANSYS模拟和测试柔性手指在不同气压下的弯曲情况,发现柔性手指可在低压下具有较大的弯曲变形,最大弯曲角为22.4°,气压为100 kPa时,产生最大压力为2.38 N;柔性夹爪的夹持力实验表明,在0~100 kPa的压力范围,柔性夹爪可自适应抓取质量564 g、直径100 mm内的水果,并且水果表面没有损伤,抓取效果良好,达到设计目标要求。

研究了高速磁浮列车在定常气动荷载作用下曲线上的运动稳定性。建立了考虑气动荷载影响的高速磁浮车在曲线导轨上的动力学模型,经过特征值分析提出了磁浮车的临界速度概念,分析了临界状态时车速、控制参数、气动系数对高速磁浮车曲线导轨上的临界速度影响。结果表明当系统达到临界状态时,它有两个临界速度。在临界状态条件,位移控制参数由20000 kN/m降为2000 kN/m,气动系数从0.05降为0.01,第一类临界速度变大。第一个临界速度出现特征值的实部为零而虚部不为零,第二个临界速度出现在特征值的实部和虚部都为零。失稳是由于偏离平衡位置引起的,位置由曲线导轨特征和侧风荷载产生。气动升力和向心的风荷载会提高稳定性;气动降力和离心的风荷载会降低稳定性;水平角可与向心力配合,竖直角允许设置的范围小。

为了对电液比例变量泵的控制方法进行仿真研究,建立了基于Simhydraulics的电液比例变量泵的控制模型;为了测试控制方法的工作性能,通过调节节流阀开口对泵进行加载;经过理论分析及仿真研究,明确了各种控制方法的问题所在;为了解决压力控制模式下压力振动较大及PD控制器难以消除控制误差等问题,提出了对双闭环控制方法引进积分补偿的控制方法;针对压力控制模式和流量控制模式下不同的控制要求,建立了可根据泵的工作模式自动调整参数的PID控制器。对新提出的控制方法进行数值仿真及试验显示,新控制方法不但具有双闭环控制方法的稳定性能,对电液比例变量泵因流量变化带来的误差也具有很好的消除作用。

对开环加载测试方法进行数值仿真和试验验证的结果发现,电液比例变量泵P-Q特性曲线在恒流和恒压段分别存在较大的滞环和振动,因此提出了系统压力闭环控制的测试方法.该方法根据泵不同工作模式下测试系统不同的加载要求,在恒流模式下通过PI调节实现压力控制,在恒压模式下通过PD调节削弱压力振动,并设计了可根据泵的工作状态自动调整控制策略及控制信号的自适应控制器.对闭环加载测试方法进行数值仿真和试验验证,结果表明,所提出的方法可有效消除测试过程中存在的流量测量误差和压力振动,对电液比例变量泵P-Q特性曲线测试工作的改进具有实际意义.

设计一种四自由度冲压机器人,建立梯形加减速控制算法、S曲线加减速控制算法,通过分析速度、加速度、加加速度对冲压机器人运动的影响,为提高其运动的平稳性,提出一种三次S曲线加减速控制算法,通过ADAMS仿真对比3种控制算法的性能,得出三次S曲线加减速控制算法在运动规划中更具优势,为冲压机器人后续的运动分析和优化提供了参考。

为了促进面齿轮适用于多种空间布局的传动场合,扩大面齿轮在传动领域的应用优势,推导了斜齿偏置非正交面齿轮齿面方程,并使用VERICUT软件完成了斜齿偏置非正交面齿轮插齿仿真加工。由齿轮啮合原理,推导斜齿偏置非正交面齿轮方程,计算出面齿轮齿面点坐标;在三维软件中构建机床模型、刀具和加工毛坯,导入VERICUT中,编写相应的数控加工程序,完成插齿加工仿真;在加工模型上提取坐标点,与计算得到相对应的坐标点进行齿面偏差分析。结果显示:插齿仿真加工齿面没有产生过切,插齿仿真加工齿面最大残留为7.4μm,最小残留为3.3μm,验证了数控插齿加工斜齿偏置非正交面齿轮的正确性。

采用转轴类零件设计方法并根据相关产品的设计经验设计出转子支架方案,利用Pro/E建立参数化三维模型,运用ANSYS Workbe nch软件进行静力学计算,找出设计中的薄弱环节,对转子支架薄弱环节进行优化设计,确定转子支架最终结构尺寸,并对最终的转子支架进行疲劳分析,结果表明转子支架可满足设计要求,为产品提供了可靠的设计依据。

采用数值计算和高速摄影技术研究分析了立式轴流泵装置的箱涵式进水流道水力特性,数值预测的附底涡与高速摄影捕捉到的附底涡均发生于喇叭管正下方,各工况时附底涡的运动轨迹较为一致,表明了数值计算的有效性。相比无消涡锥的进水流道,有消涡锥时进水流道出口断面的轴向速度分布均匀度平均提高了0.423%,速度加权平均角平均提高0.397°。设计的复合型消涡短锥可消除各工况运行时箱型进水流道附底区的涡带,提高泵装置运行的安全可靠性。对于箱涵式进水流道,为保证泵装置的安全稳定运行,需在流道附底区设置消涡装置。

沉降离心机的旋转部件为柔性轴机构,因此在停车过程中会发生剧烈振动从而导致澄清后的料液与料渣混合在一起,造成料液分离效果降低。对离心机停车过程中的流场进行流体仿真计算,模拟流体在停车过程中的运动形式,分析料液运动方式与排渣情况,从而为离心机的结构设计与操作流程提供可靠的理论的依据。