理论与方法研究

  • 大型滚筒式好氧发酵反应器筒体及支撑件结构分析

    刘幸福;盛金良;

    针对设计的一种处理量为50t/d的大型滚筒式城市生活垃圾好氧发酵反应器,运用三弯矩方程理论计算支撑处和筒体的受力,并在此基础上对筒体弯曲强度和滚圈与托轮间的接触强度进行分析。建立大型滚筒式城市垃圾好氧发酵反应器的有限元整体模型,修正以往分析过程中有限元模型物料载荷加载的不妥之处,建立一种更适合于经破碎后的城市生活垃圾的物料载荷力学模型,应用ANSYS对筒体弯曲应力和支撑装置接触应力进行模拟分析,得到更加接近实际工况的应力分布规律。对模拟分析结果与理论计算结果进行比较,两者具有很好的一致性结果。同时分析结果表明,该滚筒式反应器支撑位置布局设计很合理,并且筒体结构和支撑装置满足强度要求。这为应用于城市垃圾好氧堆肥的滚筒式反应器设计与研究提供了有意义的参考。

    2016年03期 No.301 1-4+9页 [查看摘要][在线阅读][下载 312K]
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  • 纵向谐振变幅器的非谐振设计理论研究与验证

    梁欣;吕明;秦慧斌;苗立武;

    为了实现齿轮超声加工纵向谐振变幅器的设计,提出了纵向谐振变幅器的非谐振设计理论,将变幅器简化为由变幅杆、齿轮等效圆环、心轴、螺母等效圆柱四部分组成的理论分析模型,根据各部分的动力学方程、各结合面的力、位移耦合条件和两端面的边界条件,建立变幅器的频率方程,实现纵向谐振变幅器的设计。分别设计了变幅杆材料为45钢、齿轮材料为铸造锡青铜以及变幅杆材料为45钢、钛合金、硬铝合金、齿轮材料为45钢的纵向谐振变幅器,通过有限元软件ANSYS模态分析和谐振特性实验研究了变幅器的谐振特性,变幅器的谐振频率与理论设计频率的误差小于5%,在误差允许范围内,表明变幅器的非谐振设计理论对于设计齿轮超声加工纵向谐振变幅器具有很好的通用性,为齿轮超声加工振动系统的设计提供了理论基础。

    2016年03期 No.301 5-9页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • 某型三级作动筒气动弹射系统仿真研究

    税朗泉;郭姣姣;

    某内置式导弹垂直弹射系统中的气压传动模块的动力源为三级作动筒,通过对该弹射装置及其三级作动筒工作原理的分析,采用虚拟样机技术对其工作过程进行了系统建模和仿真分析。基于仿真结果分析了不同气瓶初始压力下的气瓶和作动筒无杆腔压强随时间变化的关系,以及三级活塞杆位移和速度随时间变化的关系。基于多组仿真数据的拟合结果反解得到了符合该型弹射系统的设计要求的初始气压,为该型导弹弹射系统的优化设计和投入使用提供了理论依据。

    2016年03期 No.301 10-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 249K]
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  • 高温热油泵机械密封流固热耦合特性研究

    汪宗太;张秋翔;李双喜;蔡纪宁;

    高温热油泵具有输送介质温度高、传导热量大等特点,采用现有热量估算方法对其机械密封热量进行计算有较大的误差。利用FLUENT软件采用流固热耦合的方法研究了高温热油泵机械密封的传热特性及其热源热量;经对比分析,高温热油泵机械密封的热量主要来源于轴和腔体传导热。分析了不同轴径对高温热油泵机械密封传导热、摩擦热和搅拌热的影响规律;计算了高温热油泵机械密封热平衡冲洗量。针对高温热油泵机械密封的高温工况,提出了一种机械密封传导热系数的修正拟合方法,经算例验证,拟合公式计算结果与模拟值接近,最大误差为2.4%。

    2016年03期 No.301 14-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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  • 两种螺旋输送装置的粉料传送精度分析

    赵翠莲;张坤峰;李博宇;黎啸;

    通过对比无轴螺旋和有轴螺旋两种螺旋输送装置,利用EDEM离散元模型软件进行仿真分析以及实验验证的方法比较两者的粉料传送精度,并从理论上分析了螺旋转速和填充率对其送料精度的影响,以此来更好地实现粉料定量可靠地传送。结果表明,对于前者,当转速一定时,填充率越高,粉料传送精度越低;当填充率一定时,转速越高,粉料传送精度越低。对于后者,填充率和螺旋轴转速的变化对粉料传送精度影响不大;仿真条件下,两种结构的轴向速度方差偏差为(10.29~26.63)%,表明后者送料速度的稳定性较前者高,即有轴螺旋输送装置的送料精度较无轴螺旋高。

    2016年03期 No.301 18-21+25页 [查看摘要][在线阅读][下载 354K]
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  • 高铬合金耐磨铸件空淬最佳工艺参数研究

    赵韩;朱仁胜;刘四洋;孙程;

    运用DEFORM-HT对高铬合金耐磨铸件耐磨钢球进行了空淬仿真模拟,研究了不同空淬工艺参数(表面对流换热系数、空淬时间、环境温度)对空淬试件硬度的影响,找到了不同空淬工艺参数对试件硬度的影响规律。再对模拟计算数据采用逐步回归分析法建立硬度关于工艺参数的最优回归方程,从而定量地分析各参数对高铬合金耐磨铸件硬度的影响,并且可根据硬度要求确定最佳工艺参数。最后通过实验验证,计算结果和实验结果相符,说明所得最优回归方程真实可靠,为工程实践提供依据。

    2016年03期 No.301 22-25页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 四轮轮毂电机电动车横摆力矩模糊控制研究

    李刚;韩海兰;

    针对四轮轮毂电机电动车横摆力矩控制问题,论文确定了整车横摆力矩分层控制结构,基于模糊控制理论设计了附加横摆力矩决策控制器,利用四轮驱动力矩独立可控的优势,采用规则驱动力分配方法对四轮驱动力矩进行分配。通过选取低附着、变车速、方向盘转角为增幅正弦输入的开环实验工况,基于Car Sim与Matlab/Simulink联合仿真,对控制方法进行了验证,并与PID控制效果进行了对比分析。仿真结果表明:所研究的模糊控制方法能够提高车辆行驶稳定性,且比PID控制能更有效地提高汽车的行驶稳定性。

    2016年03期 No.301 26-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 组合风电塔架混凝土填充钢箱连接段数值模拟

    许斌;李正超;谢咏剑;

    在进行组合风力发电塔架结构设计中,混凝土塔段与钢塔段的连接是该结构的关键部分。传统厚型法兰盘连接因刚度不足会导致下部混凝土出现受力分布不均匀,局部应力过大。因此提出一种混凝土填充钢箱连接方案,以2MW风电塔架为研究对象,以弹塑性力学、强度理论等为理论基础,运用有限元软件ABAQUS对所提方案进行建模,并进行弹性和弹塑性计算分析。结果表明,混凝土填充钢箱结构可以有效提高连接段的刚度和整体性,连接段受力性能明显优于传统法兰盘连接段,能够将上部荷载均匀传递到下部混凝土上,有效避免因混凝土局部应力集中而产生开裂现象。

    2016年03期 No.301 30-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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  • 陶瓷温度传感器的实验研究

    应琴;黄楷焱;陈泽芸;袁卫锋;

    温度的精确测量在工程实践中常具有重要意义,而超高温的测量对传感器件的耐高温性能提出了极高的要求。本研究对碳纳米管(CNT)和高岭土混合后进行烧结,所制备的多孔材料具备半导体的特性。由于该材料的交流电阻抗随温度的升高而降低,陶瓷本身具有耐高温的特点,该材料可用于超高温测试传感器件。本研究针对不同碳纳米管添加量的陶瓷材料试件进行了系列实验,初步揭示了材料阻抗对温度敏感的规律和机理,为进一步开发超高温测试传感器创造了条件。

    2016年03期 No.301 34-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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  • 攀爬蛇形机器人越障静态机理研究

    程前;吴功平;李水霞;王伟;

    介绍了蛇形机器人运动模式的研究现状并提出了一种进行外攀爬的蛇形机器人结构,该蛇形机器人有16个PR-T模块单元,P-R-T模块是一种在P-R模块的基础上添加一个平移运动组件的模块。这种结构使得该机器人姿态调整运动与前进运动分离开来,使机器人运动控制更加简便。基于这种结构对蛇形机器人进行了运动学建模,通过对其越障运动规划与各P-R关节位置及关节转角的分析,提出了一种攀爬蛇形机器人越障方法。通过MATLAB软件进行攀爬蛇形机器人越障仿真,验证了越障方法的正确性。

    2016年03期 No.301 37-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 248K]
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  • 圆柱滚子轴承工作状态分析技术

    党章;罗会信;袁锐;吕勇;

    圆柱滚子轴承常用于冶金机械等领域超高负载和中等转速的设备中,其运转状态直接决定着现场生产的安全与否。提出在现场实测关键零部件应力水平的基础上,运用理论计算和有限元仿真技术相结合的方法,分别得出圆柱滚子轴承外部机械载荷和内部热载荷作用下滚子与套圈之间的接触应力,以此评估轴承的工作状态。将某炼钢厂摆剪减速机轴承作为案例进行了分析,分析结果与现场实际相吻合,表明上述分析方法的可行性。分析方法为相关技术人员进行圆柱滚子轴承工作状态的评估提供了技术路线。

    2016年03期 No.301 41-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 259K]
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  • 基于CFD的户内变电站通风换热数值模拟及优化设计

    王剑;张峰;邢海斌;丁军;

    探讨了造成重庆市区居民断电的可能原因是由于户内变电站主变压器发热量过大的问题。为了解决户内变电站的通风换热问题,建立了用于CFD分析的数值计算模型,并利用专业的流体分析软件Fluent进行了三维CFD仿真模拟分析。在保证进风口和出风口面积不变的情况下,通过改变进风口和出风口的大小和位置分布,获得了最佳的进风口和出风口位置,有效地降低了主变压器的温度,提高了户内变电站的热交换率,为以后户内变电站的设计提供了参考。

    2016年03期 No.301 45-47+50页 [查看摘要][在线阅读][下载 266K]
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  • 基于时频冲击原子分解的风力机叶片早期故障分析

    甘晓晔;赵新光;陈长征;

    介绍一种自适应的基元函数选择方法,基于指定原子字典的具有冲击特性时频原子,基元函数的确定使得原有信号的原子分解即可以处理稳态正弦成分也可以处理冲击成分。有效地匹配模拟冲击信号中的冲击故障特征,且有效去除了噪声,并结合遗传算法提高了运算速度,从而在工程领域更具有实用价值。最后,将该方法应用于实验风力机叶片的监测早期故障所采集到的声发射信号特征提取中,证明了该方法的工程实用性和有效性。

    2016年03期 No.301 48-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 167K]
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  • 基于SolidWorks-Motion大型回转游乐设备动力学仿真分析

    李永奎;韩美玲;

    大型设备的结构设计,必须依据最恶劣工况条件下的动力学参数进行分析。以大型回转游乐设备(海盗船)为例,在Solid Works平台下利用Motion模块,对设备的刚体动力学特性进行分析。探讨一种在一个平台下,快速完成结构设计与虚拟样机分析新方法。该方法可以在初始设计阶段,可以实现同一实体模型完成结构参数设计与刚体动力学分析等多项任务,不需要进行模型转化等工作,简化设计过程,提升设计的自动化水平,同时帮助设计人员在设计前期判断设计能否达到预期目标。

    2016年03期 No.301 51-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 253K]
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  • 迭代局部搜索求解双边混流装配线平衡问题

    李梓响;唐秋华;毛永年;张利平;

    为有效解决双边混流装配线的平衡问题,建立了联合优先关系图,利用加权时间法简化问题,并提出一种简单高效的迭代局部搜索算法。该算法通过启发式初始化保证初始解的质量,将优先关系约束融入到局部搜索,避免了重复的插入操作,最后摄动方法对当前解多次重复插入算子并产生新解,并用产生的新解代替当前解。同时,结合装配线的特点,提出一种基于优先级的编码和解码方法,该方法通过工位选择策略保证工位负载均衡,通过操作选择策略减少工位的空闲时间。该算法与5种启发式算法进行对比,实验结果表明所提出的算法不仅能有效平衡双边混流装配线,并且参数较少便于实现。

    2016年03期 No.301 54-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 190K]
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  • 螺旋钉齿式滚筒转速对玉米脱粒效果的影响分析

    张洪军;王凤娟;姬晓东;

    为了获得较好的脱粒效果,确切掌握滚筒转速对玉米籽粒的脱净率、破碎率以及含杂率的影响,使用优化改良后的玉米脱粒机在不同的滚筒转速下,分别进行了玉米脱粒试验,实验玉米品种为黑龙江地区主要品种之一的龙单8号,得出了滚筒转速与脱净率、破碎率、含杂率的关系。实验数据表明,随着滚筒转速的增加,破碎率和含杂率先低后高,未脱净率逐渐降低。综合考虑各方面因素,确定滚筒转速在(600~700)r/min范围内,脱粒效果最为良好,其中滚筒转速在640r/min时,破碎率最低。

    2016年03期 No.301 58-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]
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  • 轻型客方向盘怠速抖动问题的传递路径分析

    方德广;祖庆华;史文库;

    通过建立传递路径模型,应用传递路径分析方法针对某轻型客车方向盘怠速抖动进行了传递路径分析。阐述了传递路径分析的理论推导过程以及在实际问题中的应用方法。针对发动机悬置及排气悬吊的各条结构传递路径进行了传递函数获取以及工作载荷的识别,并最终获取了各结构传递路径的贡献量。通过综合考虑贡献量幅值及相位因素并对其进行分析,最终确定了发动机后悬置的X向及Z向对怠速方向盘抖动的贡献量最为突出,为怠速方向盘抖动的改善工作指明了方向。

    2016年03期 No.301 61-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 257K]
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  • SG-4390型粉碎机刀架轴动态特性研究

    钱苏翔;黄风立;于志恒;熊俊杰;

    刀架轴是塑料粉碎机的关键构件,其动态性能的好坏,直接影响到粉碎机的粉碎效果。目前粉碎机普遍采用六刀架轴结构,为进一步提高刀架轴的动态特性,在保证刀架轴强度及刚度的前提下,现将六刀架轴改进为五刀架轴结构,取消了刀架轴轴套,增大了刀架间间隙。运用HQ-500动平衡机及COCO80对SG-4390型粉碎机刀架轴进行动态特性实验;ANSYS Workbench对其进行有限元分析;有限元分析与动态实验结果进行对比,其频率误差控制在4.5%以内。HQ-500平衡机对其进行动平衡测试,平衡度达到95%以上。降低了刀架轴质量,为今后刀架轴研究提供了依据。

    2016年03期 No.301 65-67+71页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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  • 一种平面二自由度并联机构的运动学参数优化

    陈阳阳;韩旭炤;高峰;张月;

    针对混联运动机床开发中拟采用的一种新型二自由度平面运动并联机构的运动学解析部分进行了深入的研究。文中详细推导了该并联机构的运动学位置正、逆解求解公式和速度求解公式,同时给出了该机构的雅可比矩阵。通过求解可以看出该并联机构运动学正、逆解方程均具有显式表达式,能够从理论上描述并联机构各个运动参数之间的函数关系,易于实现实时控制。同时,为了能够指导该并联机构的设计,还给出了该机构的工作空间和奇异形位。最后运用一种全域综合评价指标基于任务空间对该并联机构进行了运动学参数优化,为其设计开发和实际应用奠定了基础。

    2016年03期 No.301 68-71页 [查看摘要][在线阅读][下载 228K]
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  • 风电叶片两点疲劳加载控制系统设计及验证

    孔晓佳;黄雪梅;姚锦恺;刘涛;

    针对目前风电叶片单点疲劳加载系统存在弯矩分布精度误差较大以及系统驱动能力不足的问题,首次提出了两点疲劳加载新方法。然而基于叶片柔性连接且非共面的两个加载源之间存在空间耦合,导致两者振动不同步,因此,对两点疲劳加载控制系统进行了研究。控制系统采用上位机—主控制器—从控制器—执行装置的网络构架模式。主、从控制器为西门子S7-200PLC,通过虚拟仪器软件LabVIEW进行数据采集以及现场监控;为使两加载源转速和相位均同步,采用基于变增益交叉耦合控制器的速度并行控制算法和PID相位控制,增强了系统的抗干扰性。最后,将设计的控制系统应用于某小型风电叶片的疲劳试验,试验结果表明该系统控制效果良好且稳定,并可缩短试验周期。

    2016年03期 No.301 72-74+78页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 新型扭力冲击器的运动特性研究

    田家林;朱永豪;吴纯明;杨琳;

    针对钻井过程中,出现的卡钻、粘滑现象,提出了一种产生扭转振动的新型扭力冲击器。首先分析了扭力冲击器的工作原理,然后,结合扭力冲击器工作的实际情况,建立了扭力冲击器运动学模型,并在此基础上,得到了扭力冲击器的碰撞频率与入口压强、入口流量之间的关系。最后通过实验测试与算例计算的结果进行对比,验证了计算方法的准确性与可靠性。研究结果表明:扭力冲击器的碰撞频率与入口压强、入口流量有着密切关系。碰撞频率与入口压强成正比,与入口流量呈反比。研究结论为扭力冲击器的进一步研究打下了基础,为扭力冲击器的现场使用了提供了参考依据。

    2016年03期 No.301 75-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 238K]
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  • 相对厚度对DU系列翼型气动性能的影响

    贾亚雷;安鹏;李秋菊;韩中合;

    针对翼型的相对厚度对翼型气动性能影响,以相对厚度分别为21%、25%、30%、35%的DU21、DU25、DU30、DU40四种翼型作为研究对象,采用网格划分软件Gambit对翼型流场划分网格,采用Fluent14.0对翼型进行气动性能分析,研究了相对厚度对翼型气动特性的影响规律。研究表明,翼型的气动性能受翼型相对厚度的影响较大,翼型最大升阻比随翼型的相对厚度增大而减小,翼型的最大升力系数及失速攻角随相对厚度的增大而增大。研究结果对后续的风力机叶片的设计和叶片优化具有一定的参考价值和指导意义。

    2016年03期 No.301 79-81+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 311K]
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  • 单臂SCARA手的动力学建模与参数辨识

    赵彬;邹风山;刘晓帆;刘振宇;

    针对单臂SCARA手臂机械结构,获取单臂高速大气机械手的动态特性对于机器人的精确运动和动力学控制有着重要的意义。首先将SCARA型机械手动力学分为上升、旋转和伸缩三个模块进行讨论。然后提出了其等效的运动学模型,并求出运动学的正反解,同时用拉格朗日法求出了动力学方程。最后利用参数辨识的方法求解出摩擦系数。利用了MATLAB机器人工具箱对机械手的运动学和动力学进行了仿真实验,通过比较整个动态转矩和电机扭矩证明了算法的有效性。经过实际测试,该动力学可靠有效。

    2016年03期 No.301 82-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 电驱动铰接式车辆转向差速性能建模与仿真

    顾瑄;郭晨飞;

    电驱动铰接式车辆每个车轮采用独立异步电机驱动,可靠高效的转向差速控制策略尤为重要。通过分析电动轮数学模型和车体运动转向数学模型,采用ADAMS建立虚拟样机模型,应用Simulink搭建牵引电机模型及其驱动控制模型,联合建立整车驱动控制模型;针对现有普遍采用的等功率和等扭矩控制方式进行稳态转向工况差速性能仿真,从车辆动力学角度对两种控制方式进行评价。结果表明:等转矩控制下的差速性能略优于采用等功率控制,对地面附着系数利用更好,所搭建的模型及获得的结论可以对电驱动铰接式车辆转向差速控制系统研究提供参考。

    2016年03期 No.301 86-89+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K]
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  • 盘式制动器摩擦副热力场应力场耦合分析

    孙连伟;

    盘式制动器以制动平稳、制动感良好等优点在汽车上得到广泛应用。其摩擦副温度、应力等多场耦合是设计和选材的重要参考。根据其结构特点和工作性能,以摩擦副的多场耦合为分析对象,建立其三维分析的有限元模型,采用非线性相关理论和分析方法,对制动器的工作过程进行模拟分析。分析结果可知制动器摩擦副的多场分布规律,在制动器的轴、径等两个方向上,温度场存在着明显的温度变化,与之对应的也有非常大的热应力。采用制动器实验进行模型验证,实测温度变化曲线与温度仿真曲线变化趋势一致,证明所建立的制动器仿真模型及分析结果的准确性与可靠性,为同类研究提供参考。

    2016年03期 No.301 90-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 348K]
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  • 复合材料结构挖补修理知识建模

    贺强;杨文锋;唐庆如;

    为有效积累和利用复合材料维修知识以提高维修质量和效率,提出一种基于本体的复合材料挖补修理知识建模方法。首先深入分析了复合材料挖补修理过程并归纳出该过程中蕴含知识的组成;然后分析了本体与复合材料挖补修理知识建模的关系,进而提出基于本体的知识建模方法;在此基础上构建了复合材料结构挖补修理领域本体框架,并分别对本体的类、属性、关系和实例进行定义,最后利用关系数据库实现了知识本体的形式化描述从而完成了知识建模。实例证明了方法的有效性。

    2016年03期 No.301 95-97+102页 [查看摘要][在线阅读][下载 170K]
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  • 真空输纸技术中纸张的力学行为研究

    郑俊强;何林;唐正强;

    为提高真空输纸性能,对真空输纸装置中纸张的应力分布和承受侧规拉力的作用机理进行了研究。由于柔性薄片纸张受力屈曲具有几何非线性的特点,提出了真空输纸技术中纸张力学行为的显式动力学数值分析方法。基于LSDYNA壳单元研究了纸张在负压和侧规拉力加载过程中纸面应力的分布和变化规律,分析得出了孔径15mm负压12000Pa时,吸附纸张被拉动的临界侧规拉力为0.6N。结果表明:负压加载过程中,纸面应力呈环形分布,最大应力发生在纸张与孔边界接触区域;侧规拉力加载过程中,环形应力区域被破坏,应力分布延伸至整张纸面。

    2016年03期 No.301 98-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 297K]
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先进制造技术

  • 歧管式催化转化器有限元模态分析及结构优化

    宋小明;崔俊杰;李小雷;陈祥庆;

    针对某型号歧管式催化转化器,利用Catia、Hypermesh和Nastran软件之间的接口,精确的对该歧管式催化转化器建立了有限元计算模型,对其进行了约束模态分析,并提取了前六阶固有频率和振型。分析结果表明,该歧管式催化转化器易与发动机发生共振。对其进行了结构优化,优化结果表明,优化方案能显著提高该歧管式催化转化器的固有频率,从而避开了发动机的激励频率。最后,对优化后的模型进行了强度校核,结果满足强度要求,为后续歧管式催化转化器的开发设计提供了理论依据。

    2016年03期 No.301 103-106页 [查看摘要][在线阅读][下载 288K]
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  • FMA流速对孔光整加工材料去除率影响研究

    赵志强;孙桓五;段海栋;

    液体磁性磨具流速是小孔光整加工过程的主要控制参数之一,其选择对光整加工材料去除率有重要影响。由于加工过程复杂,单纯理论分析的结果与实际偏差较大,采用理论与试验相结合的手段则更加合理。通过理论分析得到了材料去除率与壁面剪切力的关系;并提出壁面剪切力的监测方法;通过试验探索了液体磁性磨具流速对壁面剪切力的影响规律,综合分析得到了液体磁性磨具流速变化对材料去除率变化的影响规律,并进行了实验验证。研究发现,施加磁场后,材料去除率随液体磁性磨具流速的变化可分四个阶段,"柱塞流"阶段材料去除率随液体磁性磨具流速的增大快速增大,其他阶段材料去除率极小。研究为液体磁性磨具流速的选择提供了依据。

    2016年03期 No.301 107-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]
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  • 氟化炉氟化反应过程中气体流场的数值模拟

    逄启寿;邹金萍;郜飘飘;

    以立式氟化炉的内炉胆为研究对象,通过合理的简化,建立起氟化炉的数学模型,利用ANSYS WORKBENCH软件对氟化炉内的气体在制备稀土过程中氟化反应的流场进行了数值模拟。研究结果表明,现用氟化炉制备稀土时炉胆内气体流速分布差异较大,流场分布呈现不均匀性,并存在气体的回流现象,进出口和中间局部区域出现涡流中心或流动停滞区,易形成氟化反应的"死区",以至于降低了气体氟化效率。仿真分析表明,此模拟结果可为改善炉体结构提供新思路。

    2016年03期 No.301 111-113页 [查看摘要][在线阅读][下载 213K]
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  • 摆锤式汽车座椅头枕吸能性试验台的设计

    姜涛;张桂林;高俊鹏;李会明;

    针对普遍使用的重力摆锤式汽车座椅头枕吸能性试验台关键参数,提出了一种提出了一种虑及反碰撞冲量的计算方法。在《GB11550-2009汽车座椅头枕强度要求和试验方法》中撞击质量折算公式基础之上,根据刚体动力学建立数学模型,并利用动量定律与撞击中心理论,进行了撞击中心与碰撞点重合的条件推导,得出了摆锤轴承中心与撞击点距离表达式,并进行摆长设计。最后依据机械优化理论,以摆锤总质量最小为目标,摆杆几何尺寸、材料为变量进行了优化设计,最后得出了摆杆的几何参数。

    2016年03期 No.301 114-116+120页 [查看摘要][在线阅读][下载 196K]
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  • 轿车保险杠泡沫密度对行人腿部保护研究

    乌秀春;周盼;鲁宏升;

    近年来,随着我国汽车行业的迅猛发展,交通事故中行人的死亡率逐年增加,行人保护研究作为汽车安全的新兴领域已经引起了广泛关注,为减少在交通事故中对行人的伤害,基于有限元方法,分别建立汽车前部结构以及小腿冲击器的有限元模型,并采用LS-DYNA软件模拟人车碰撞过程,选取不同的泡沫密度进行仿真模拟,并且与试验进行对比。结果表明,降低保险杠泡沫密度后,汽车前部结构对行人的伤害明显降低,该结论可为汽车前部保险杠的设计提供参考。

    2016年03期 No.301 117-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 264K]
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  • 铜板风口机器人焊接工作站的开发与应用

    徐晅;黄敦新;黄智成;

    基于铜板风口行业的特殊焊接工艺及其工装系统的特殊性,通过融合焊接技术、机器人技术和机械工程技术,研发机器人自动焊缝跟踪及人工干预纠偏焊接系统,高精度、强可靠及快速响应定位系统,耐高温摄像监控系统,建立并优化了铜板风口机器人焊接工作站,实现铜板风口的全自动化焊接,改善了操作者的劳动强度及环境,避免焊接过程出现少焊或多焊现象,工件焊缝间隙偏差达到≤0.8 mm的技术要求,提升了铜板风口的焊接质量和效率,延长了铜板风口的使用寿命。

    2016年03期 No.301 121-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 联合仿真下谐波转矩对高速列车的动力学分析

    陈哲明;王理章;喻洋;

    牵引电机的谐波转矩是高速列车重要的外部激励来源,为了对异步电机谐波转矩在高速列车动力学特性中的影响进行分析,建立某高速列车的多体动力学模型,根据矢量控制理论对异步电机仿真模型进行搭建,通过联合仿真分析牵引电机谐波转矩在动力学方面对高速列车的影响。仿真结果表明:在高速工况下,异步电机谐波转矩使得车身横向加速度最大峰值增大约30%,车身垂向加速度最大峰值增大约25.8%。在纵向上车身与电机的纵向加速度最大峰值则与不考虑谐波情况的加速度幅值最大值相比增大了数倍。因此建议在对高速列车进行动力学分析时,将电机的谐波转矩考虑进去更符合列车的实际运行状态。

    2016年03期 No.301 124-126+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 191K]
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  • 烟田辅助采收机的设计研究

    毛鹏军;张亚龙;丁月华;杜振标;

    首先对烟田辅助采收机的总体结构的设计进行介绍,根据机组的受力情况以及烟田的实际工作要求,对整机进行受力分析并建立相关的数学模型,完成采收机的动力匹配以及传动比的相关参数的确定。同时还确定了采收机的轴距、轮距、离地间隙等参数的大小。运用三维建模软件CATIA对车架参数化建模,导入ANSYS Workbench对车架进行有限元分析,最后对机组进行了经济性分析。结果表明:所设计的烟田辅助采收机能以良好的经济性、安全性完成作业要求。

    2016年03期 No.301 127-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 遗传算法在油气悬架参数优化设计的应用

    于剑锋;蔡苗;丁度坤;

    油气悬架输出特性的主要结构参数对整车平顺性有重要影响,基于此并结合油气悬架结构特点,提出油气悬架设计的目标函数;以该目标函数为基础,建立了多工况下的总体优化目标,根据正交试验的结果选取对整车平顺性影响较大的结构参数作作为设计变量,采用遗传算法优化工具对参数进行优化分析,找出各个设计变量针对总体优化目标的全局最优解,通过整车动力学模型对设计变量的最优解进行验证。研究方法和研究成果,为油气悬架结构参数的选取提供一定的理论指导和依据。

    2016年03期 No.301 131-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 206K]
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  • 卡车起步工况对离合器结合过程的影响分析

    卢慧娟;赵世婧;艾佳琨;

    公路卡车起步阶段不同的起步工况对离合器结合过程影响较大,从而对换挡品质产生重要影响。以公路卡车起步阶段离合器结合过程为研究对象,在分析离合器结合过程和换挡品质影响因素的基础上,选定冲击度和摩擦功作为起步工况对离合器结合过程影响的评价指标。分析离合器结合过程的力学模型,采用Simulink建模,研究起步工况不同因素对离合器滑摩功和冲击度的影响,可知随着油门开度、坡度、载重的增加,冲击度最大值有所增大,但都小于国际标准;滑摩功最大值会增大,且趋于平稳所需时间也更长。结果表明所采用研究方法及所得结论可以作为研究换挡品质及其他相关性能研究的参考方法。

    2016年03期 No.301 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 294K]
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  • 铰接式车辆分动箱可靠性建模分析

    王晓晶;吴耀春;

    铰接式车辆运行路况不可预知的冲击特性对分动箱可靠性提出较高要求,根据分动箱的工作特点和结构原理,采用Romax对45t铰接车分动箱进行可靠性建模分析,获得结构强度、使用寿命、安全系数等可靠性指标,分析可知:受力最恶劣的齿轮为差速行星齿轮和变速行星齿轮;在低档位大扭矩时一级减速齿轮支承轴承损伤最大;所设计产品可靠性指标满足标准要求。分析结果表明,所用研究方法及获得结果可以作为改进设计的依据,也为同类产品可靠性分析研究提供参考。

    2016年03期 No.301 139-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 333K]
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数控与自动化

  • 数控机床仿真加工系统的研究

    李静;任天猛;王舒扬;

    利用EON虚拟现实软件对数控机床的加工过程进行仿真,建立了数控机床的虚拟仿真系统。用CATIA建立机床的三维实体模型,在3DS MAX中进行渲染着色,通过EON Studio软件建立机床加工的虚拟环境。使用键盘、鼠标和数据手套等虚拟外设进行信息输入,同时用Meshbuilder节点生成工件模型并对工件位置及刀具世界坐标进行定义。添加Javascript节点实现了工件随刀具进给而发生形状改变的虚拟仿真加工的过程。开发了数控机床虚拟仿真系统的VB人机交互界面,实现了数控机床加工仿真系统的功能集成。

    2016年03期 No.301 143-145+149页 [查看摘要][在线阅读][下载 245K]
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  • 自行式电气化铁路接触网检修车梯的研制

    朱家诚;安坤;马开峰;

    为了解决电气化铁路检修人员在检修接触网时安全系数不高和工作效率低的问题,设计了一种自行式电气化铁路接触网检修车梯。对车梯在铁路上的实际运行情况进行了研究分析,提出了对整个系统采用PLC控制的方案,并采用无线遥控器对车梯进行远程控制,实现了车梯的自动化,提高了工作效率,降低了劳动强度。车梯的梯架采用了可拆卸式的设计,根据工作情况可对车梯进行快速组装和拆卸,方便车梯的运输,通过抓轨装置和梯腿伸缩装置,防止了车梯在运行中倾覆情况的出现,增加了车梯使用的稳定性和安全性。

    2016年03期 No.301 146-149页 [查看摘要][在线阅读][下载 177K]
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  • C++的G代码解析算法研究

    梁远标;郭钟宁;张俊伟;

    在数控技术发展过程中,G代码的解析优劣是促进数控技术的发展因素之一。但目前的解析算法,并不能更高效的进行解析处理。经过对G代码进行分析,提出与以往基于C语言编写的解析不同算法,提出使用C++进行编写解析算法,把G代码作为一个对象,用类机制实现其解析功能,并使用GCC作为其编译器,提高编译效率。可直接应用嵌入式,脱离PC+运动控制卡的限制。通过实验的测试,以ARM开发板为验证实验平台,以arm-none-eabi-gcc为编译工具,验证C++解析算法的可行性。

    2016年03期 No.301 150-152+156页 [查看摘要][在线阅读][下载 176K]
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  • 差压式管道机器人运动控制方法研究

    闫胜利;

    为了提高管道内检测的精度与效率,研究了差压式管道机器人运动控制方法。针对当前差压式管道机器人机构设计中采用两端外套密封圈式清管器,由此导致速度难以控制的问题,按照驱动力与可控性指标设计了机器人的结构。在此基础上给出了差压式管道内检机器人动力学模型。对差压式管道机器人的运动控制进行了深入分析,给出了机器人与管壁取不同间隙条件下,机器人稳定运行速度与流体的流速之间的特性关系。根据分析结果设计了机器人的控制方案,给出了控制流程图,最后通过实验证明了所提方法的效果。

    2016年03期 No.301 153-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 215K]
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  • 高速平面6杆并联机器人运动学建模与误差分析

    赵磊;赵新华;王收军;葛为民;

    并联机器人具有负载能力强、运动速度快和刚度大等优点,弥补了串联机器人的不足,使得并联机构成为一个潜在的高速度、高精度运动平台。平面6杆并联机器人改善了经典平面5杆并联机构工作空间内存在较多的奇异性和承载能力差、刚度低的缺陷。基于高速平面6杆并联机器人结构,建立了运动学正向和逆向求解模型;针对机构存在的基座定位误差、驱动角误差和连杆加工误差对控制精度的影响进行了系统、深入地研究,为实现机器人结构的最优化设计和高速、高精度控制,奠定了理论基础。

    2016年03期 No.301 157-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 197K]
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  • 基于ANSYS对数控机床防护门的瞬态分析及优化

    张帅;吴腾达;张长;

    防护门作为数控机床的主要安全部件,其结构强度和刚度对机床的安全性起着至关重要的作用。在投入生产前,运用仿真软件进行优化设计往往能在很大程度上提高其质量并节约大量成本。以青海重型机床厂生产的数控机床防护门为研究对象,通过Solidworks软件建立防护门壳体的三维实体模型,利用ANSYS软件对防护门壳体的不同区域施加一系列冲击载荷,进行有限元瞬态分析,仿真得到了该壳体在不同工况下的应力、位移云图。在此基础上对防护门壳体的结构进行优化,优化结果表明:当防护门壳体采用圆角结构时,极大地提高了其稳定性和抗冲击性能。

    2016年03期 No.301 160-162+166页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K]
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  • 服务机器人拟人臂和底盘运动学建模

    甘戈;邹风山;刘晓帆;徐方;

    针对服务展示移动平台拟人手臂抓物体和移动问题,将其分为移动定位底盘和拟人抓取手臂两个基础部分。首先,构建了基于MDH法的连杆坐标系,其次从正、反运动学描述两个方面对拟人手臂进行了坐标系建模。再次把展示服务平台建模成驱动轮上的一个刚体,该服务展示平台移动定位底盘的总维数是三个:两个为移动平面中的位置信息;一个为垂直移动平面的旋量信息。最后,利用Open GL与VC6.0对四轴拟人手臂进行了仿真实验,验证了正、逆运动学求解工程的正确性。实验结果表明,该运动学建模能够反应出服务机器人真实运动情况。

    2016年03期 No.301 163-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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  • 融合KPCA与PSO-RBF的数控机床故障诊断研究

    杨东民;陈敏;吴庆朝;

    针对数控机床发生故障时多故障源、多变量、强耦合的特点和RBF神经网络结构参数选取依据经验的问题,提出一种融合核主元分析方法(kernel principal component analysis,KPCA)与粒子群算法优化RBF神经网络的数控机床故障诊断方法。首先,对所测信号利用核主元分析方法进行降噪、拨冗余,提取故障特征;其次,利用粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO)优化RBF神经网络隐层节点中心和宽度;最后,将经KPCA提取的故障特征作为输入,建立PSO优化RBF的故障诊断模型。通过某数控床伺服系统七种常见故障特征仿真实验,结果表明:与RBF神经网络、PSO优化RBF神经网络相比,融合KPCA和PSO优化RBF神经网络的故障诊断方法不仅提高了网络的训练速度及泛化能力,而且具有更高辨识精度。

    2016年03期 No.301 167-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 240K]
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数字化设计与制造

  • 考虑粘结层的悬臂压电振子发电性能分析

    王玉山;龚立娇;王锐;

    利用压电振子将环境中的振动能量转换为电能是近年研究的热点,研究发现,叠层压电振子中,粘结层厚度对压电振子的发电性能以及抗剪强度均有较大影响。针对矩形、梯形截面形状悬臂梁叠层压电振子,利用ANSYS有限元分析软件仿真分析了其粘结层厚度不同时对于叠层压电振子发电性能及抗剪强度的影响关系。结果表明:随着粘结层厚度的增加,虽然梯形截面叠层压电振子对低频振动的环境能量转换效率要高,但梯形截面压电振子会比矩形截面更容易发生剪切破坏;综合分析表明当粘结层厚度控制在基底层厚度的(1/4~1/5)左右时,叠层压电振子的发电性能及抗剪强度较为理想。

    2016年03期 No.301 171-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 203K]
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  • 基于STAR CCM+的房车车身动力学分析

    张三川;刘恒;连晓磊;

    针对国内房车多以改装底盘进行生产设计的现状,提出新的房车设计理念,运用Solidworks构造房车三维简化模型,在STAR CCM+软件中设置计算域,划分网格,设置合理的网格加密区域,选取SST k-ω物理模型,对于计算域设定合理的边界条件,对车身外形进行空气动力学分析。结果表明:轻型房车驾驶室前端出现两块压力较大区域,驾驶室下方压力较大区域适合开发动机冷却进口;睡眠仓与挡风玻璃高压区域需要通过增大A柱与挡风玻璃弧度来引导气流从驾驶室前端流出,进而达到降低Cd值的目的。

    2016年03期 No.301 175-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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  • 刮板输送机参数化CAE系统设计

    岳武涛;王学文;丁华;杨兆建;

    为了给煤矿装备设计与制造企业提供参数化CAE资源服务,以提高设计效率、缩短产品开发周期,降低设计成本,以刮板输送机三维模型为基础,多体动力学分析软件ADAMS/View2012为平台,通过二次开发,建立了刮板输送机参数化CAE分析系统。系统利用CMD命令流编制了通用程序,设计了便于用户操作的交互界面,简化了模型处理的繁琐步骤,实现了自动约束定义过程,以某型号刮板输送机链轮组件参数化动力分析模块进行了应用实例分析。系统可提高刮板输送机设计效率,可为其他机械装备建立参数化CAE系统提供参考。

    2016年03期 No.301 179-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 192K]
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  • 轮距可调电驱式半喂入水稻联合收割机驱动底盘的静动态特性分析

    肖龙祥;尹健;潘远香;肖龙;

    山地丘陵地区要实现水稻收获的机械化,收割机应具有较强的通过性和地形适应能力,新型轮距可调电驱式半喂入水稻联合收割机满足设计要求。以该联合收割机的驱动底盘为研究对象,针对底盘的结构和受力特点,计算其危险工况载荷,采用Solid Works和ANSYS Workbench软件,对驱动底盘进行三维建模并分析其静动态特性。根据分析结果,选用材料具有足够的强度,变形在设计允许的范围内,同时避免发生共振,验证了设计的合理性,并为后续产品的开发提供理论依据。

    2016年03期 No.301 182-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 283K]
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  • 改进的Hilbert曲线在FDM路径规划中的应用

    王占礼;晁艳艳;胡艳娟;任天猛;

    熔融沉积成型的扫描过程是实现区域的填充,因此成型的效率和制件的精度将直接受到扫描路径的影响。所以在分析已有的扫描方式的基础上,提出了基于网格法的Hilbert曲线的路径扫描方法对复杂曲面进行成型规划,根据Hilbert曲线和Hamilton回路的特点,结合待扫描层面的特征进行扫描路径的轨迹规划,保证了其扫描质量,生成了连续的扫描路径。采用网格法对交点进行求取,最终得出扫描轨迹。该方法可生成连续的扫描轨迹,大大缩减了扫描路径形成时间,提高了整体的加工效率,既满足了制件的精度要求又能生成成型效率高的扫描轨迹。

    2016年03期 No.301 186-188+192页 [查看摘要][在线阅读][下载 286K]
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  • 离合器波形弹簧载荷-变形特性仿真分析

    何波;张志刚;石晓辉;袁立华;

    波形弹簧作为干式离合器摩擦片中具有轴向弹性的部件,其轴向载荷-变形特性直接影响到离合器接合过程中传递转矩变化规律,掌握其载荷-形变特性对于精确制定AMT离合器控制策略,进而减小起步、换挡过程中的接合冲击意义重大。以波形弹簧片结构参数为研究对象,运用有限元软件ANSYS-workbench建立了波形弹簧接触动力学仿真模型,分析了波形弹簧片结构尺寸参数对其载荷-变形特性的影响。分析结果表明波形弹簧展角越大,压缩前期压力上升越快而最终压力并无太大变化;波形弹簧厚度越大,压力上升越快且最终压力越大。

    2016年03期 No.301 189-192页 [查看摘要][在线阅读][下载 247K]
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  • 矿用自卸车离合器膜片弹簧优化设计

    周军超;田建平;廖映华;祝军军;

    根据膜片弹簧的结构特点,建立以膜片弹簧在摩擦片磨损极限内仍然有可靠的弹簧预紧力和驾驶员轻便型为共同优化目标函数的双目标函数模型的数学模型。根据此模型,提出一种改进的算法,即将遗传算法与复合形法合而为一。最后,通过对某宽体矿用车膜片弹簧优化模型进行实例分析,并与其他优化方法进行比较分析。研究结果表明,利用新的算法计算出的膜片弹簧具有更好的压稳性和操纵轻便性。

    2016年03期 No.301 193-195页 [查看摘要][在线阅读][下载 182K]
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  • 基于Fluent的螺带式混凝土搅拌主机数值分析

    曹阳;张进生;张延彬;王程霖;

    使用计算流体力学软件Fluent数值分析了螺带式双卧轴搅拌主机搅拌槽的三维流场,采用欧拉模型、动网格技术和用户自定义函数,在搅拌速度、搅拌叶片螺旋升角、搅拌时间不同的条件设置下,利用粒子示踪法(PTM)数值模拟了物料在搅拌槽内的搅拌混合过程,用搅拌时间评价搅拌主机的搅拌效率。对不同速度下的湍流动能和速度矢量分析。比较得出该型搅拌机较优的搅拌速度、搅拌叶片螺旋升角及搅拌桶长宽比等主机参数。最后通过搅拌试验验证仿真结果数据的可靠性。

    2016年03期 No.301 196-199页 [查看摘要][在线阅读][下载 284K]
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  • 捆绑联接舱段集中力扩散结构优化设计

    梅勇;冯韶伟;雷勇军;唐霄汉;

    为了改良运载火箭捆绑联接舱段集中力扩散结构的承力特性并实现轻量化设计要求,将开展集中力扩散结构拓扑优化设计方法研究。首先围绕结构刚度、强度、减重和集中力扩散效果等多种需求,实现以多工况下最小加权柔度为目标函数的结构拓扑优化。然后根据拓扑优化结果并综合考虑制造工艺等要求设计出新的集中力扩散结构,实现结构整体减重18.2%。最后对新结构进行标准工况下的载荷分析校验强度,计算结果表明新的集中力扩散结构设计方案的应力水平满足设计要求,提出的拓扑优化方案适合于概念设计阶段的集中力扩散结构优化。

    2016年03期 No.301 200-203页 [查看摘要][在线阅读][下载 266K]
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  • 基于NURBS的液力变矩器导叶正交优化设计

    朱茂桃;何松霖;

    为提高液力变矩器的性能,采用非均匀有理B样条(NURBS)对导叶关键截面和叶形进行参数化表达,结合正交试验的方法,按照L16(4~5正交表,设计出16种导轮分别与同款变矩器叶轮装配。通过Fluent提供的Realizable k-ε湍流模型、SIMPLEC算法,对液力变矩器进行全流道数值计算,从而获得16组设计方案的最高效率及失速变矩比。通过正交试验法结合极差分析分析了导轮叶形参数对失速变矩比及最高效率的影响规律,同时找出影响变矩器外特性的主、次要因素,结果显示叶片卷曲角、叶片进口安放角、叶片出口安放角对外特性影响较大,并综合提出了性能较优的导轮设计方案。最后由样机试验结果表明:优化方案在额定工况下的最高效率及失速变矩比与试验结果基本吻合,且均超过国内同类产品。体现了NURBS在液力变矩器设计方面的重要作用,同时为液力变矩器的优化提供了依据。

    2016年03期 No.301 204-208页 [查看摘要][在线阅读][下载 327K]
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  • 直线电机伺服驱动器开关电源系统设计

    罗亮;刘知贵;李盛培;

    直线电机伺服驱动器设计中,要保证系统各个模块正常工作,必须设计稳定、可靠、高质量的供电电源。直线电机伺服驱动器工作时需要多种直流电压,设计一种以UC2843为主控芯片的多路输出单端反激式开关电源。分析电源系统整体结构,对电源各功能电路进行详细理论分析和设计,包括主功率电路、反馈电路、控制电路、过流短路保护电路,并对设计出的电源进行电性能测试。电性能测试结果表明,所设计的电源系统各项指标满足要求,稳定性好,可靠性高,确保了直线电机伺服驱动器开关电源系统的供电质量。

    2016年03期 No.301 209-211+216页 [查看摘要][在线阅读][下载 245K]
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  • 高速空心/实心滚珠丝杠螺母副热特性分析

    韩军;张玲聪;关虹;

    滚珠丝杠作为机床伺服进给系统的重要部件,由螺母副摩擦热而引起的滚珠丝杠热变形降低了伺服进给系统的定位精度,在机床高速化发展的过程中,滚珠丝杠热变形成为其发展的瓶颈,采用通有冷却油的空心滚珠丝杠为解决这一问题提供了方法。通过理论计算螺母副摩擦热及热边界条件,运用ANSYS有限元分析软件将计算结果加载到同刚度的空心/实心滚珠丝杠上进行分析:首先对滚珠丝杠温升与载荷、温升与转速的关系进行分析,然后分析了冷却油的流速对滚珠丝杠温升的影响,最后对空心/实心滚珠丝杠变形进行了比较分析。分析表明:空心滚珠丝杠温升受到载荷和转速的影响更小;增加冷却油的流速增强对丝杠的冷却效果但却是有限的;空心滚珠丝杠有效的减小了螺母副摩擦热和热变形。

    2016年03期 No.301 212-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 425K]
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  • 钢丝捆扎机夹持机构有限元分析

    袁清珂;伍财生;

    钢丝捆扎机的夹持机构是钢丝捆扎机的重要组成部分之一,夹持机构性能的优良直接关系着整个捆扎过程的捆扎效果。用三维软件Solid Works对钢丝捆扎机的夹持机构建模,并用有限元分析软件ANSYS对钢丝捆扎机的夹持机构进行静力学分析和模态分析,从有限元分析中得到钢丝捆扎机夹持机构的最危险的应力变化特性和它的固有频率以及其对应振型。从有限元分析的结果中得出夹持机构的应力远远小于材料的屈服极限,其低阶固有频率较高,刚度较强,为避免机械共振,使机械工作振动频率远离夹持机构的固有频率。

    2016年03期 No.301 217-219+223页 [查看摘要][在线阅读][下载 222K]
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  • 基于VC++和ANSYS的中深井隔热注采管柱有限元分析及优化设计系统

    韩洪兵;马龙;王俊才;李强;

    基于软件开发工具VC++,运用参数化设计语言(APDL)对有限元软件ANSYS进行二次开发,编制出了中深井隔热注采管柱的优化设计系统,系统根据现场注气温度与注汽压力,建立注汽管柱模型,进一步对注汽管柱进行热-结构耦合计算,得到管柱-封隔器系统的伸长量与热应力大小计算,从而通过伸缩管数量及位置的确定优化管柱设计。现场应用表明,该软件人机互动界面友好,具有较高的准确度,对现场的工况具有很好的适应性,能够很好的满足热采作业现场测试需要。

    2016年03期 No.301 220-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 270K]
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  • 蓝莓采摘机振动采摘装置凸轮机构的设计与试验

    耿雷;郭艳玲;王海滨;李东升;

    为改变我国蓝莓种植人工采收现状,在课题组分析蓝莓植株生长形态、振动采摘机理的基础上,设计并研制蓝莓采摘原理样机。根据蓝莓采摘机的工作原理与运动要求,对采摘机构的核心部件-凸轮传动装置进行设计与分析,选择凸轮结构类型及外廓曲线种类,建立凸轮曲线方程。在ADMAS环境下,建立凸轮运动学模型并进行运动学仿真分析,制作了蓝莓采摘原理样机,并进行蓝莓采摘试验研究,得出凸轮转速与采摘机的采摘效率、未成熟果实采摘率、采摘果实破损率成正比,与未采摘成熟果实率成反比。

    2016年03期 No.301 224-227+231页 [查看摘要][在线阅读][下载 352K]
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  • 六面顶压机狭小空间自动上料机械手设计

    张伟民;董博;饶建华;安凯;

    为了解决六面顶压机上料空间狭窄、上料环境复杂导致的上料困难的难题,设计一种平面操作机械手完成六面顶压机的上料作业。基于D-H参数法建立了机械手的运动学模型并求得了运动学方程的正解,验证了运动学模型的正确性;利用几何法求得了机械手运动学方程的逆解,为机械手运动控制提供了理论基础。使用Solidworks建立了机械手的虚拟样机模型并对其进行了运动仿真,仿真结果验证了机械手连杆参数设计的合理性。制作了物理样机并在六面顶压机上进行了实验,实验结果进一步证明了机械手的结构设计是合理的。

    2016年03期 No.301 228-231页 [查看摘要][在线阅读][下载 210K]
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  • 基于Hypermesh和Workbench的伺服冲床主传动连杆结构优化设计

    周艳华;史佩;宋岩;

    基于轻量化的产品设计准则及满足冲床高速高频的工作要求,采用Hypermesh软件对伺服冲床主传动机构的关键零件—连杆进行了拓扑结构优化及模态分析,并采用Workbench软件进行了尺寸优化设计,设计结果表明,结构优化后的连杆去除了不必要的材料,固有频率较优化前提高较大,模态满足设计要求,并且具有更高的强度和刚度,在快速冲压的工作环境下具有更佳的机械性能。结构优化对于缩短伺服冲床主传动的设计周期,降低产品成本,具有较好的工程应用价值。

    2016年03期 No.301 232-234+239页 [查看摘要][在线阅读][下载 322K]
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  • 集雪螺旋叶片的结构优化及模态分析研究

    李耀刚;冯泽;琚丽颖;龙海洋;

    为了使小型扫雪器最主要执行部件螺旋叶片的结构更加合理,在原有叶片设计仅凭经验数据基础上定性定量地确定出可以优化螺旋叶片性能的结构参数值。对螺旋集雪器集雪过程中,叶片表面上的雪颗粒进行运动分析,建立雪颗粒运动的数学模型,得到叶片主要结构参数与集雪器除雪效率的直接关系。运用有限元理论和基于软件ANSY/Workbench,建立不同结构参数值条件下的叶片有限元模型并进行仿真分析。通过静态特性分析,确定螺旋叶片螺距和厚度的最优值,确保叶片足够的强度刚度,弥补了螺旋叶片的设计不足。通过预应力模态分析,得到叶片转速的合理区间,为以后使用中避免共振提供了重要的理论依据。

    2016年03期 No.301 235-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 305K]
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  • 一种智能做饭机的设计与研究

    徐广红;朱洋;

    针对目前各种类型的电饭煲在做饭时仍然需要洗米、加水等繁杂人工操作过程的现状,设计研究了一种智能做饭机。首先详细介绍了智能做饭机的整个设计过程,包括取米装置、洗米装置和煮饭装置的结构设计及其工作过程,以及机器的相关程序设计。然后利用FLUENT和ANSYS软件对洗米装置进行了优化和仿真分析,最后根据仿真和优化结果进行了样机制作。经样机验证,该做饭机能够自动实现卫生储米、定时定量取米、洗米和煮饭等功能,实现了做饭过程的自动化,达到了预期的设计目标。

    2016年03期 No.301 240-242+246页 [查看摘要][在线阅读][下载 227K]
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  • 基于RecurDyn的3D打印并联机器人机构的运动学分析与仿真

    毕长飞;

    以3D打印并联机器人3-PUU机构为研究对象,对其进行运动学分析。通过坐标的方式对3-PUU机构进行运动逆解,推导出映射并联机构的主动关节输入速度矢量和动平台输出速度矢量关系的雅可比矩阵。利用Pro/E三维建模软件建立了虚拟样机模型,通过多体系统动力学仿真软件Recur Dyn对实体模型进行了运动学仿真分析验证了理论求解的正确性,通过该仿真分析,不仅能直观地证明所建立的数学模型的正确性,更为以后的并联机器人机构的动力学分析、轨迹规划控制奠定了基础,也为机构的优化设计提供了方向。该机构在3D打印、医用机器人等领域有潜在的应用前景。

    2016年03期 No.301 243-246页 [查看摘要][在线阅读][下载 262K]
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  • CATIA二次开发回弹补偿模面的获取

    张凌云;万桂波;曾一畔;

    橡皮囊液压成形工艺是航空钣金成形的主要方法之一,而回弹是影响产品制造精度的重要因素。目前基于有限元数值模拟的回弹补偿技术是解决回弹问题有效的方法,但耗时极长,不易于大范围推广。基于理论算法,在CATIA交互模式环境下二次开发出六个不同类别的回弹补偿模块,对零件数模进行回弹补偿并得到其模具工作型面及型模,实现在新淬火状态下真正意义上的橡皮囊"一步法"成形。验证试验证明了补偿系统及算法的可靠性与正确性。

    2016年03期 No.301 247-249页 [查看摘要][在线阅读][下载 239K]
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  • 基于LUDV系统挖掘机液压系统设计分析

    程培宝;

    液压系统是挖掘机的核心系统之一,针对普通负荷传感系统输出泵的压力仅仅与负荷的最高压力值相适应的问题,研究了新型的负载流量独立分配系统(LUDV液压控制系统)压力补偿控制的原理和特点。针对采用LUDV系统的DCF80挖掘机的液压系统进行了全面的分析,并通过样机试验,获取LUDV系统作用下各部件在实际工况的数据变化,针对不同工况和不同的动作机构进行了具体分析,从而为此类产品的相关结构和系统的分析设计提供了参考依据,对新产品的设计开发具有一定的指导意义。

    2016年03期 No.301 250-252+256页 [查看摘要][在线阅读][下载 310K]
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  • 基于多目标遗传算法的汽车玻璃升降器结构优化设计

    李成冬;孟春毅;

    卡滞、振动噪音等不正常现象时常会出现在叉臂式玻璃升降器结构的运行过程中,基于Catia和ANSYS Workbench平台并结合实践,采用多目标遗传算法对玻璃升降器的机械结构参数优化设计,以减轻玻璃升降器质量、提高结构强度,从而降低卡滞、振动等现象产生。优化结果表明,升降器的两侧凹槽处均可以作为升降器结构优化的Pareto优解集,在满足升降器结构强度、刚度、变形的情况下,设计轻量化玻璃升降器结构,最终为汽车玻璃升降器的整体优化设计提供理论依据。

    2016年03期 No.301 253-256页 [查看摘要][在线阅读][下载 316K]
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模具

  • 适用于喷涂的点云模型分块处理

    冯浩;龙迁瑶;潘海鹏;

    为了提高个性化定制产品的喷涂效率,研究结合喷涂工艺的数字模型快速生成方法。该方法以喷枪主轴与喷涂面法线的最大偏差角作为参考阈值,提出了基于动态基准面的三角网格分块方法。以保证每个块中任意两个三角面的夹角都小于参考阈值,使每个块可近似为喷涂平面,解决了当前分块方法的不足。针对分块模型边界线的锯齿化现象,提出了新的边界优化方法。采用NURBS对块边界进行优化处理,为喷枪在块边界上的平稳运动提供支持,提高了边界处涂层的均匀性。因此,采用该方法生成的模型能提高喷涂轨迹规划效率和边界处涂层均匀性。

    2016年03期 No.301 257-260页 [查看摘要][在线阅读][下载 202K]
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  • 角接触球轴承动态接触特性有限元分析

    胡旭兰;

    利用有限元软件ANSYS,建立了高速精密角接触球轴承接触分析的三维有限元动态分析模型,对角接触球轴承在实际工况条件下的应力应变状况进行了有限元仿真分析,直观再现了轴承在工况条件下接触区的应力、应变状况。实例计算表明,有限元分析结果与解析计算结果吻合良好,从而验证了三维接触模型的网格划分、接触算法及边界条件的正确性。同时表明,有限元理论在处理接触问题时是有效的,为进一步研究角接触球轴承的使用性能提供了可靠基础数据。

    2016年03期 No.301 261-264页 [查看摘要][在线阅读][下载 224K]
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综述

  • 核辐射环境作业挖掘机的研制

    刘永霞;邹树梁;

    严格按照施工现场对防辐射挖掘机供气系统、驾驶员的视野、防辐射标准及整机重量的作业要求,设计核辐射环境作业挖掘机的供气系统、铅玻璃视窗、影像系统以及驾驶舱屏蔽材料的厚度等。并通过供气系统实验、铅玻璃机械性能实验、视窗大小实验以及利用MCAM软件和MCNP软件联合对驾驶舱屏蔽效果进行建模仿真等,为防辐射挖掘机的设计提供依据。通过详细介绍防辐射挖掘机的设计结构和相关实验研究,为我国核应急和核设施退役装备的研制提供参考。

    2016年03期 No.301 265-268页 [查看摘要][在线阅读][下载 254K]
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  • 连续式铜硬钎焊炉结构设计及温控策略研究

    宋树权;王正刚;周海;

    为满足铜硬钎焊节能环保要求,设计了智能化环保型连续式铜硬钎焊炉。对钎焊炉总体及钎焊室进行了结构设计,利用计算流体力学仿真技术研究了钎焊室热风搅拌装置对炉内温度分布的影响规律,并建立了钎焊炉智能温控策略。研究结果表明热风搅拌装置错开安装,转速相反时可有效扩大气体交换区域,有利于保证温度及惰性气体均匀分布;合理选择两搅拌装置转速差,可使炉膛内气流速度最大;分区控温技术使钎焊产品温度波动满足工艺要求。连续式铜硬钎焊炉可保证钎焊质量,降低能耗。

    2016年03期 No.301 269-271页 [查看摘要][在线阅读][下载 208K]
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  • 投稿须知

    本刊编缉部;

    <正>一、基本要求1、稿件须有省市级及以上基金项目或攻关项目支持;知网查重率不能高于10%;内容符合栏目:设计与计算、先进制造技术、数控与自动化、数字化设计与制造、模具、管理与综述。投稿注明栏目名称。2、第一作者应具备基本条件:A."985"高校的博(硕)士研究生;B."211"高校具有硕士学位的教师;

    2016年03期 No.301 272页 [查看摘要][在线阅读][下载 27K]
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