圆弧叶形弹簧的大变形分析

目的通过对圆弧叶形弹簧缓冲器非线性大变形特性的研究,为其缓冲设计与应用提供理论参考。方法基于Euler-Bernoulli梁理论,以叶形弹簧的初始圆弧半径及截面角为基本参数推导弹簧的大变形控制方程,考虑压板作用下弹簧的多种变形情况给出圆弧叶形弹簧变形的边界条件,进而利用两点边值问题的数值解法计算不同顶角的叶形弹簧在外力作用下的变形情况。结果理论计算结果与数值解高度吻合,表明了计算方法的可靠性,计算得到了不同压力下叶形弹簧变形后的位形图及弹簧的非线性力-变形曲线。结论所讨论的叶形弹簧具有明显的非线性大变形特性和良好的减震及缓冲吸能特性,能够较好地替代传统缓冲材料用于运输系统的缓冲设计。

缓冲弹簧的设计与应用

对自动锁螺钉机螺丝刀杆柔性套合机构的缓冲弹簧进行了设计。介绍了缓冲弹簧的结构,确定了最大负荷,计算了性能参数。应用这一缓冲弹簧,可以有效防止螺钉表面被划伤,保证螺钉自动化批量装配的质量。

垂直弹射系统中缓冲及反后坐效应的建模方法

针对垂直弹射过程中,由缓冲以及弹射后坐引发的对发射性能与阵地产生的负面影响问题,从缓冲吸能角度,提出按缓冲器的塑性应变能-压缩量关系曲线拟合并求导解算缓冲力-压缩量关系模型的方法,有效规避了缓冲力波动所造成的拟合漂移问题,并据此构造了模拟缓冲器的线弹性-塑性弹簧模型;依据弹射试验数据,反演了反后坐效应的动态数据,据此构造了模拟反后坐效应的非线性粘弹性-塑性弹簧模型;通过力元、状态变量及牛顿迭代法的有机结合,在动力学模型中实现了上述二模型的高效解算。仿真结果表明:两模型计算稳定高效且缓冲特性与有限元仿真结果高度吻合、反后坐效应和试验数据符合良好,这验证了数据处理方法的有效性和建模方法的可信性,为后续含缓冲和反后坐效应的弹射动力学仿真提供了一种稳定而又可信的建模思路。

舵机电动负载模拟器迭代学习控制

针对舵机电动负载模拟器(ELSSG)受到多余力矩干扰的问题,提出了一种结合迭代学习控制与误差符号鲁棒积分控制(RISE)的复合控制器。建立了ELSSG的数学模型,分析了多余力矩的产生机理。在硬件结构上,引入了金属-橡胶缓冲弹簧以提高系统稳定性及加载精度;在控制策略上,基于误差符号鲁棒积分控制与自适应遗忘因子改进的引导信号迭代学习控制设计了复合控制器,并证明了该迭代学习控制的收敛条件。通过仿真实验证明了复合控制器与传统迭代学习控制方法、PID控制方法相比,能够更加有效地消除多余力矩干扰,提高ELSSG加载力矩输出精度。

适用于城市轨道交通车钩装置的液压油-环簧缓冲器特性分析

[目的]目前城市轨道交通车钩装置普遍应用胶泥缓冲器或气液缓冲器,而这两种缓冲器存在内高压易导致介质泄漏。液压油-环簧结构缓冲器可避免因密封问题而引起的泄漏问题,但需分析其对于城市轨道交通车钩装置的适用性。[方法]基于液压油-环簧缓冲器的结构,分析了其压缩过程的受力情况、稳态压缩性能和冲击性,通过仿真分析模拟了车辆冲击试验。[结果及结论]液压油-环簧缓冲器可以承受速度为4 m/s(15 km/h)的稳态压缩,通过了8 km/h以下速度的冲击试验,完全适用于城市轨道交通列车。

并联式缓冲器设计及缓冲特性分析

为了减小发射装置工作时产生的巨大瞬态冲击,提出一种以环簧为主要缓冲结构的并联式缓冲器。环簧在承受冲击的同时还可以消耗部分冲击能量,具有良好的缓冲性能。此外,环簧还具有较高的耐久性和稳定性。可以实现装置的轻量化、小型化和可靠性要求。首先考虑了环簧的运动学特征和计算公式,得到环簧的位移与受力之间的关系。通过对环簧的材料特性和几何参数进行分析,确定了合适的环簧刚度和阻尼系数,以实现最佳的缓冲效果。此后,建立了环簧缓冲器的数学模型,并进行了仿真模拟,得到了缓冲器环簧位移与时间、力与时间的历程。对缓冲器进行了缓冲特性分析,得到缓冲器在不同时间段内的缓冲力和位移的变化情况。这些分析结果有助于评估缓冲器的性能,进行必要的优化和改进。

Roll-to-roll薄膜烫装拉链机封烫机构设计与优化

针对传统薄膜烫装拉链机制成的预制袋只适用于人工包装的问题,设计一种可再封拉链自动封烫装置。设计曲柄摇杆与双曲柄滑块的组合机构作为封烫机构主传动,弹簧缓冲烫压机构作为执行机构,运用动力学分析,确定机构参数;为减小薄膜融烫张力,增加融烫时间,设计最优曲柄摇杆机构极限角ψ,采用粒子群算法优化曲柄摇杆机构参数,并在Adams中验证机构设计准确性。优化后,封烫机构主传动总行程减小22.45%,间接减小薄膜融烫张力;融烫时间增加12.75%。由Adams分析可知,单根弹簧受力逐渐增加到最大值,起到缓冲作用,同时弹簧最大振幅仅为0.3 mm,满足设计要求。研究结果表明在封烫温度、压力一定时,封烫质量明显提升。研究为自动封烫装置在包装领域的开发应用提供理论支持。

预应力锚索抗滑桩减震外锚结构振动台模型试验研究

锚索失效会导致锚索桩受力模式突变而造成结构整体倾覆,如何避免地震作用下的锚索动力超载是锚拉型支挡工程抗震亟待解决的问题。基于柔性减震原理在锚索与桩体间的外锚结构处串联缓冲弹簧,按几何比尺1∶15设计并开展桩底铰支的路堑边坡锚索桩振动台模型试验,测试了地震动峰值为0.2 g,0.4g,0.6g条件下锚索轴力、桩后土体加速度和桩身外倾角的时程特性及弹簧缓冲锚头对结构各响应的影响效应,结合锚索拉力频响特征从能量角度探究了弹簧引起轴力减载的作用机制。试验表明:设置弹簧后桩身中部加速度放大系数稍有下降,桩身外倾角普遍超过普通锚索桩,其增幅随峰值地面加速度(peak ground acceleration,PGA)加大而趋缓;弹簧锚头桩锚索轴力和应力幅均大幅减小,时程峰值和波动幅值的减载程度一致且与PGA近似呈线性负相关,3种地震量级下减载比分别达65%,57%,46%,以线性累积损伤理论计算得出的锚索疲劳总损伤值下降约2~3个数量级;设置缓冲弹簧能显著削减锚索拉力响应能量,Fourier幅谱呈现带宽收窄、低频集中的频响特征,降低了地震过程中多次加卸载产生的中高频疲劳损伤风险,有效改善锚索受力。

气囊缓冲技术研究现状与应用启示

通过梳理气囊缓冲技术的发展历程和研究成果,总结缓冲气囊的一般构造、工作原理和设计流程。分别从气囊静态起爆展开特性研究、气体发生器与药剂研制、气囊动态起爆展开特性研究三个方面,介绍气囊缓冲关键技术。通过分析气囊缓冲技术典型特例——空气弹簧的研究现状,讨论既有气囊缓冲技术在工程结构隔震应用中所存在的问题,提出能够同时适用于天然地震动和爆炸冲击震动的地下防护工程概念性气囊式智能隔震系统构想。研究旨在拓宽气囊缓冲技术的应用范围,促进隔震系统向智能化、功能多样化方向发展。

基于遗传算法的电磁炮缓冲器设计方法

为满足实战化电磁炮的反后坐需求,根据电磁炮发射的特点设计了一种新型簧液式缓冲器。针对缓冲器的矩形截面圆柱螺旋组合弹簧复进机设计中多参数输入、多目标优化、多边界约束的特点,分析了决定弹簧特性的结构参数与约束边界区间,设计优化目标函数,并利用改进型遗传算法寻求弹簧结构参数的最优解。结果表明:内外弹簧的剪切强度达标,且外弹簧的径向尺寸减小了25.2%。优化方法适用于结构类似的簧液式缓冲器紧凑化、轻量化设计。研究成果为火炮反后坐装置移植于电磁炮提供了范例。

基于Adams的簧液缓冲器动力学特性研究

簧液缓冲器近些年来在火炮领域应用广泛,对火炮减后坐设计以及停射缓冲设计具有重大意义。本文针对簧液缓冲器的动力学特性进行基于adams的仿真研究,提出了一种新的设计簧液缓冲器的方法。通过将簧液缓冲器中弹簧的线性力和液阻的与速度二次方相关的非线性力进行耦合,从而得到一个近似于常数的恒力,即是一般所需要簧液缓冲器的力学特性。本文对与弹簧相关的吸能缓冲装置的研究具有一定的指导意义。

弹簧伸缩杆式缓冲托辊组的研究与应用

带式输送机是一种用途广泛的连续输送机,用于化工、冶金、煤炭、水电、建材等部门,可输送各种散状物料和成件物品,主要由输送带、驱动装置、传动滚筒或电动滚筒、改向滚筒、上托辊、下平行托辊、拉紧装置、清扫器、机架、头部漏斗、头部护罩、导料槽等部件组成。选择和设计一种运行平稳、结构简单、组合快捷、工作效率高和输送距离远的皮带机是很有必要的。

椭圆齿轮驱动的结晶器非正弦振动系统振动特性研究

为解决椭圆齿轮驱动的连铸结晶器非正弦振动系统的低频共振问题,建立了该系统的动力学模型,推导出动力学方程。结果表明,时变参数决定共振频率,激振力幅值决定共振峰值,合理设计弹簧刚度、预压力,减小铸坯摩擦力可大大减小共振峰值,提高结晶器运行平稳性。

基于isight的某转管武器弹簧缓冲器优化设计

针对转管武器试验过程中出现的后坐阻力和后坐位移过大的问题,以某型转管自动机为研究对象,提出了一种基于isight的缓冲器优化设计方法。基于动力学分析软件ADAMS建立转管武器虚拟样机模型并对其计算结果进行分析。然后基于isight多学科优化技术,以最大后坐阻力作为目标函数,在后坐位移不超过19 mm的约束条件下采用最优拉丁超立方设计方法对缓冲簧设计参数进行灵敏度分析。利用isight集成ADAMS运行程序,采用多目标遗传算法NSGA-II对缓冲簧设计参数进行并行优化设计。实验结果表明:优化后的设计参数与最初方案相比其后坐阻力显著减小,同时该设计方法为转管武器缓冲器优化设计提供了参考依据。

井底承罐装置采用弹簧缓冲的可行性研究

研究了缠绕式提升机井底承罐装置采用弹簧缓冲的可行性，并分析了现场实际应用状况，为设计新型承罐装置提供了理论依据．

橡胶缓冲弹簧在飞机舵机电液加载系统中的应用

针对飞机舵机电液加载系统变刚度加载过程中无法实现连续加载的问题,提出了基于橡胶缓冲弹簧的系统结构。根据系统的工作原理,设计了橡胶缓冲弹簧的几何形状和结构尺寸。采用ANSYS软件建立了橡胶缓冲弹簧的有限元模型,并分析了橡胶缓冲弹簧的应力、应变、振动和刚度性能。研究结果表明该橡胶缓冲弹簧完全能够达到系统技术性能指标的要求,具有较高的工程实践价值。

基础隔震层钢螺旋弹簧软碰撞限位实验研究

设计制作了基础隔震软碰撞限位实验模型与3种类型的钢螺旋弹簧限位器,给出了实测的限位器力学特性参数。进行9种工况的振动台模型实验,分析实验数据得出了软碰撞限位器参数对结构反应的影响规律,优选出了适用于本隔震实验模型的软碰撞限位工况。

融科C座悬索玻璃大堂结构设计

融科C座63m跨度玻璃大堂采用悬索、拉索和揽风索相结合的结构形式,其规模在同类结构中居世界第一。针对工程特点,重点介绍了方案设计的改进演变过程、结构细部设计中的优化及最终采用的构造方法,其中包括提出的两种新型的钢索锚固节点形式。为了确定该柔性结构的体型系数和风振系数,进行了刚性模型和弹性模型的风洞试验,对试验内容和成果进行了总结介绍。实践证明,这种由不同类型拉索组合的结构是一种高效、先进的大跨度结构形式。

高压开关缓冲弹簧基于虚拟样机技术的仿真和优化

使用虚拟样机技术,对高压开关的工作过程进行了仿真,对动触头缓冲弹簧的刚度做了优化。高压开关在合闸时,由于碰撞的发生,会在触头之间发生一定程度的弹跳。弹跳会引起触头之间的高压拉弧,导致开关故障,缩短开关的寿命。在对触头缓冲弹簧的刚度进行优化分析后,可以很好的修正触头的碰撞结果,改善高压开关合闸时动力特性。

履带车辆单轮悬挂系统建模及仿真研究

以某履带车辆悬挂系统为例,利用动力学软件RecurDyn建立单轮动力学模型。基于车辆动力学与冲击碰撞原理,研究油气弹簧与液压缓冲器对悬挂系统性能影响及车体行驶过程中悬挂系统缓冲、吸振性能。结果表明,车辆单轮悬挂模型及动力学仿真具有简单、可靠、快速等特点,可一定程度上替代整车仿真。油气弹簧与液压缓冲器组成的悬挂系统有非线性、变阻尼特性,在大振幅激励下减振效果更明显。