电动装载机高效能扭矩增强系统的设计与实现

工程机械电气化是一项快速发展的技术,旨在提升工程机械设备的性能、环保性和可持续性。以电动装载机为研究对象,对电动装载机的常规工况进行了分析,找出了电动装载机异常耗能的原因,探索了液力变矩器在电动装载机上不可行的原因,设计了一种适合电动装载机高效率增扭的传动系统。针对现有研究通过先增扭在节能的策略,利用主动轮的收缩舒张调节传动比,实现在选用更小型的电动机的前提下更高效的增扭传动效果,尤其对于突发性铲装高密度物料的情况,实现了被动增扭效果,并通过Lyapunov稳定性理论,以LPV模型设计了一个状态反馈控制器,确保了系统的稳定性和收敛性。

SCARA用小型谐波齿轮减速器齿轮磨损故障预测的研究

工业机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”,其中顺应性装配机器人手臂(SCARA)因其具有高刚性和高精度,广泛应用于汽车制造、电子制造的生产流水线场景。此外,在医疗康复、科学研究、教育等领域SCARA机器人都扮演着重要角色,其中谐波齿轮减速器作为核心组件之一,是保证SCARA机器人高精度和高可靠性的核心部件。谐波齿轮减速器的齿轮磨损是SCARA机器人最典型的故障之一,磨损后会引起噪声、齿轮强度降低、漏油、设备发热等问题,从而引发安全事故、造成生产污染,因此其预测方法的研究十分重要且必要。本文通过试验和数据采集,收集了不同工作条件下的谐波齿轮减速器转矩信号,经过分析和处理后发现可以通过转矩信号的特征变化,及时发现或预防因谐波齿轮减速器磨损造成的危害,为后续高质高效的自动化生产提供了保障。

汽轮机整圈自锁叶片强度与振动特性分析

针对整圈自锁叶片的安全性问题,采用有限元分析软件ANSYS Workbench对某型汽轮机叶片及其轮缘的强度进行计算,并通过单叶片-轮缘周期循环模型对整圈振动特性进行仿真分析。计算结果表明,在工作转速下叶片及其轮缘的等效应力强度均小于材料的屈服强度,同时整圈振动不存在“三重点”,不会产生共振。叶片设计满足机组运行的安全性要求,计算结果对工程设计有一定的参考价值。

多圆柱齿轮液压马达的性能

针对普通单对圆柱齿轮液压马达单位体积排量小、排量脉动率大、低速稳定性差的缺点,对多圆柱齿轮液压马达的性能指标进行理论研究与探讨。通过分析多圆柱齿轮液压马达的工作原理与结构特点,得到多圆柱齿轮液压马达的构成形式,推导该类型液压马达的排量、单位体积排量及排量脉动率等主要性能指标的计算公式。分析各齿轮齿数的选取对多圆柱齿轮液压马达排量、排量脉动率的影响,得出提高多圆柱齿轮液压马达单位体积排量及降低多圆柱齿轮液压马达排量脉动率的各齿轮齿数的选取方法,并给出在保证多圆柱齿轮液压马达密封可靠性前提下中心齿轮齿数应满足的条件。通过设计计算实例,比较在相同排量及相同齿轮宽度条件下,多圆柱齿轮液压马达与普通单对圆柱齿轮液压马达的具体性能指标,验证了多圆柱齿轮液压马达具有单位体积排量大、脉动率小等优点。

基于SolidWorks斜齿轮的参数化设计

根据当前计算机辅助设计/制造(CAD/CAM)的需要,简述了2种三维造型的设计方法,并详细论述了基于SolidWorks的斜齿轮CAD软件系统的参数化开发技术。利用Visual Basic应用程序和SolidWorks接口应用程序,设计了一个斜齿轮的参数化模型。在这个模型中按相关提示输入渐开线斜齿圆柱齿轮的5个基本参数以及齿宽,即可得到精确的渐开线斜齿轮三维实体模型。对提高齿轮产品的设计、制造和装配精度有一定的指导意义。

面向对象设计原则和设计模式的应用

面向对象设计原则在基于面向对象方法开发软件系统的过程中起着重要的指导作用.它是各种设计模式背后的基本思想原则,遵守设计原则能提高软件的可维护性和可复用性.结合具有代表性的设计模式及应用实例,深入讨论了面向对象设计原则.

“自动控制原理”课程教学模式改革与实践

将传统的"以教师为中心"的教学模式和基于建构主义的"以学生为中心"的教学模式的优势结合起来设计一种新型教学模式,此新型教学模式用"两个中心,三个学习空间"来描述。然后在"自动控制原理"课程教学过程中实践新型教学模式,并采用课堂环境量表和访谈来评价新型教学模式下的教学效果。通过评价分析得出,新型教学模式取得了好的教学效果。

基于Modelica/Mworks的船用汽轮机主汽门性能仿真验证

基于面向对象的多领域统一建模开源规范Modelica/Mworks平台,通过研究船用汽轮机主汽门性能仿真数学模型,构建了针对船用汽轮机主汽门的图形化仿真模型,并开展了数据可视化仿真及验证。模型仿真结果表明,仿真模型具有良好的模块化特征和可重用性,能够正确地反映主汽门的全行程流量曲线等运行特性;充分验证了模型的有效性,为船用汽轮机主汽门和汽轮机整机仿真研究奠定了基础。

装载机工作装置的建模与仿真分析

将虚拟样机技术与ADAMS软件相结合,建立了装载机工作装置的虚拟样机模型,对其进行动力学仿真分析,这种基于虚拟样机模型的建模,对于装载机工作装置的设计研究具有普遍的适用性。

基于有限元的汽轮机叶片强度分析

针对某汽轮机叶片结构强度的安全性问题,采用有限元分析软件ANSYS Workbench中的静态结构分析模块对叶片和轮缘的应力强度进行仿真分析。计算结果表明:叶片应力主要集中在叶根下倒圆处,且轮缘所受的应力强度大于叶根;结合材料特性可知,该型叶片设计满足机组运行条件下的安全性要求,为后续叶片设计提供数值依据。

基于Modelica/MWorks的船用汽轮机调节阀性能仿真验证

采用MWorks建模仿真平台对船用汽轮机调节阀进行建模与仿真验证研究,建立描述调节阀流量—阻力特性的数学模型和图形化仿真模型。经过仿真验证,得出主要结论如下:采用Modelica/MWorks平台可以有效建立颗粒度适宜的多学科多物理场耦合设备的图形化模型,且模型可重用性强,能够有效支撑汽轮机建模仿真;所建立的调节阀数学模型仿真计算效率较高,不同工况下流量曲线计算结果与设计数据趋势一致,各工况下其最大相对误差约为0.8%,能够真实反映调节阀的流动特性,准确地反映了调节阀的运行状态和规律。

基于润滑性能优先的平面二次包络环面蜗杆副参数优化设计

这里对平面二包蜗杆副啮合过程中润滑油膜产生的条件和机理进行分析,提出以润滑性能为优先考虑因素进行蜗杆副的参数优化设计,以蜗轮齿根弯曲强度、接触强度、蜗杆根切等为约束条件,以外点罚出法作为优化算法,并用VB开发相应软件包,提出蜗杆副设计的新思路。

基于三轴联动的平面二次包络蜗轮数控加工及数控机床改造方案研究

针对平面二次包络环面蜗杆副制造困难的问题,提出研制三坐标数控机床、使用球头刀以三轴联动方法进行加工的方案。这个方案以通用滚齿机为平台进行改装,以多面体模型、截平面求交作为CAD/CAM计算方案进行数控加工。在AutoCADVBA编程环境下对这一加工方案进行了仿真,仿真结果表明该方案是完全可行的。

平面二次包络环面蜗杆副的数字制造

平面二次包络环面蜗杆副在传统模式下设计、加工复杂 ,难以适应市场快速多变的要求。提出蜗杆副的数字制造策略 ,从数字化造型方案、接触性能仿真、加工工艺自动规划、数控加工方案及误差检测等方面 ,论述了平面二次包络环面蜗杆副数字制造的必要性和可行性。

基于Pro/E的渐开线齿轮参数化设计系统的开发

介绍了在Pro/E环境下,运用圆柱坐标系创建渐开线圆柱齿轮齿廓,利用其开发工具参数(Parameters)结合关系式(Relations)功能来实现渐开线齿轮参数化造型的关键技术;并在研究了Pro/Toolkit特征建模编程原理的基础上,以VC++6.0作为编程语言,实现了利用友好的图形用户界面技术输入设计参数来控制三维实体模型的关键技术。该文以开发渐开线齿轮参数化设计系统(本系统涵盖了直齿、斜齿、蜗轮、蜗杆、锥齿)为实例,详细介绍了这一开发思路和其关键技术。

基于驾驭式虚拟加工的平面二次包络蜗杆实体造型

介绍了在VBA环境下,运用虚拟加工技术开发机械零件三维实体造型的实现机制和关键技术,通过引入驾驭式控制方式实现了对仿真过程的实时控制,并通过平面二次包络环面蜗轮副实体造型程序实例,阐述了三维驾驭式实体造型的设计方法。为该型蜗轮的数控加工提供合适的数学模型及相应的CAD数据接口,达到蜗轮数字化造型的目的。

大型船用斜齿轮三维动力接触仿真研究

分析了船用气胎离合器接合、稳定运转过程中齿轮受到的冲击力矩变化情况,推导出了冲击力矩与时间、转速等参数间的数学表达式;借助ANSYS软件进行了有限元计算,综合比较了不同接合转速、不同接合时间的多工况下斜齿轮各部位的应力、接触压力状况。研究结果表明:船用斜齿轮的冲击受转速的影响极大,但受时间的影响较小,在接合过程中齿轮所受的最大冲击力还是在许用值范围内,因此,可以适当缩短离合器结合时间以提高船舶机动性能。

水下微地貌三维激光地形仪研制

为了高精度获取泥沙冲淤引起的地貌变化,提升滩海工程物理模拟实验研究水平,将激光三角反射原理应用于水下地形测量,基于该原理研制了微地貌三维激光地形仪。重点介绍激光三角反射原理、地形仪的组成、水下误差分析及校正。在结构设计方面,采用两轴系垂直的二维平面结构布局,利用两台伺服电机组成二维运动控制系统,通过丝杠传动带动探头实现扫描区域全覆盖,激光测量装置安装在探头上并获取高程数据,利用总线传输技术进行信号采集。在软件设计方面,基于虚拟仪器软件LABVIEW开发了三维激光测量仪测控软件。实验测试表明,该地形仪实现高精度设计要求。

斜齿齿轮泵啮合载荷计算方法

根据油压分布与轮齿啮合的位置关系,分析了有侧隙与无侧隙齿轮泵主动齿轮、从动齿轮上的负载变化。基于啮合齿轮副的薄片化处理,建立了斜齿齿轮泵功率损耗、齿廓啮合载荷计算的数学模型,并通过理论推导得到了适用于直齿和斜齿齿轮泵啮合载荷计算的数学式。通过实例计算,针对有侧隙与无侧隙齿轮泵进行了对比分析,研究表明:参数相同、侧隙类型相同的直齿齿轮泵和斜齿齿轮泵相比,两者功率损耗、齿廓啮合载荷的变化趋势相同,数值相差也较小,而无侧隙齿轮泵与有侧隙齿轮泵相比,功率损耗与齿廓啮合载荷的变动幅值要小很多,且齿廓啮合载荷在工作过程中连续、无冲击,齿轮泵的无侧隙设计可有效降低齿轮泵的噪声值,且更有利于原动机的正常平稳工作。

基于Pro/E的装载机电缆卷筒的虚拟设计

将虚拟样机技术与Pro/E软件相结合,建立了装载机电缆卷筒的虚拟样机模型,完成了对电缆卷筒的整个设计,包括产品的建模、检验、由Pro/E到ADAMS的转换、在ADAMS中的仿真、运动学动力学分析以及卷筒的参数化设计。