基于TRIZ理论大传动比二挡变速器的设计与仿真

针对链式冷拔产线缺少大传动比变速器,在ZSY500-50三级减速器基础上,利用TRIZ理论分析了技术系统中存在的技术矛盾,在矛盾矩阵表中查找有利于技术矛盾解决的发明原理,在发明原理的启示下,经过增加滑移齿轮、改进滑移机构和优化轴系布局等三次结构优化设计,设计出结构合理、紧凑的50/100二挡变速器;对核心零部件进行了强度计算,并利用AnsysWorkbench软件进行了力学仿真。结果表明,二挡变速器核心零部件均满足强度要求。

煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔双级双速扩孔钻头研究

双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高双级双速扩孔的碎岩效率,对双级双速扩孔钻头的冠部剖面形状、切削齿直径和切削齿结构参数进行优化设计;在此基础上建立了双级双速扩孔钻头和对应地层三维模型、有限元模型,采用动态分析软件模拟研究3种不同钻头直径的碎岩效果;优选一级钻头ф165~ф152 mm、二级钻头ф165 mm的钻头直径配比,利用新设计的双级双速扩孔钻头进行现场试验,完成2个120 mm钻孔一次钻扩至200 mm实钻施工,累积扩孔进尺474 m,扩孔综合钻效为5.6 m/h,最高钻速可以达到7 m/h。结果表明:双级双速一级钻头能够有效减少二级钻头的碎岩难度,延长钻头寿命,满足双级双速工艺要求,大大提高顶板高位大直径综合钻进施工效率。

时变路径行星齿轮箱太阳轮故障响应周期特性

针对时变路径特性对太阳轮故障啮合响应的周期性影响,求证能够表征太阳轮不同故障类型的数据长度。首先,将特定位置传感器作为太阳轮故障啮合周期性变化的观测点,以太阳轮与行星架转速比为切入点,根据行星轮之间是否存在差异分类,分别推导出同齿啮合周期和准同齿啮合周期的表达式,并证明两者之间的关系;其次,依据推导周期及其倍数截取太阳轮不同类型故障信号,取其特征建立3维空间对故障类型进行分离。结果表明:1倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最小长度;2倍同齿啮合周期是表征太阳轮不同类型故障的最佳长度。借助太阳轮故障啮合响应周期特性,能够实现太阳轮不同类型故障的诊断。

齿轮泵与齿轮马达的脉动差异性及其轻量化设计

为了明晰齿轮泵/齿轮马达输出量的脉动机理及其差异性,基于由性能到参数的逆向设计方法和渐开线齿廓的无根切特点,以最能反映输出脉动与困油等性能的重合度和轻量化效果的齿数为渐开线齿廓的构造变量,重点推导出无量纲节法线长度等齿廓参数式;据此,重构出齿轮泵输出流量和齿轮马达输出转速的脉动系数式;由许可脉动系数下的轻量化设计方法,确定出相应的最小重合度及其最少齿数。结果表明,重合度是影响脉动系数的关键参数,齿轮马达的转速脉动系数大于齿轮泵的流量脉动系数,重合度越大,脉动系数越小,脉动差异性越小,但困油负荷越大;重合度和齿数是影响轻量化效果的两个关键参数,重合度越大或齿数越少,轻量化效果越好;最小重合度由许可脉动系数唯一确定,最少齿数由最小重合度、许可齿顶压力角和许可齿顶圆心角等共同确定,从而完善了齿轮泵/齿轮马达就脉动系数方面的现有结论。

近海V形山谷地形输电线路的风场仿真与风灾事故分析

山地风场的复杂多变性是造成山区输电线路风灾事故频发的重要原因。本文采用CFD数值仿真技术对不同风向角下典型的近海V形山谷地形下的输电线路风场进行了仿真。基于雷诺时均模型(RANS)仿真方法比较了半径分别为3 km、5 km和8 km三种尺度地形下风场计算结果的差异。针对事故塔位的不利风向工况,进一步采用大涡模拟(LES)技术对风场进行了补充分析,并比较了其与RANS计算结果的差异。在此基础上,分析了线路发生跳线风偏放电事故的原因。研究结果表明V形山谷两侧山脉上不利的风速加速效应出现在山脊线的迎风前端,其在东、西两侧山脉的最大水平风速加速比可达1.23和1.65,而最大竖向风速比可达0.45和0.30。山腰位置处塔在背风向下可能受到显著的下沉气流作用。山谷中心位置处风速加速效应不明显且可能在某些风向下存在衰减。不同尺度地形仿真结果的比较表明,5 km半径的中尺度地形与大尺度地形仿真结果较为一致,而采用3 km小尺度地形可能会产生明显误差。LES模拟的平均风剖结果比对应的RANS结果略偏大。地形的影响会导致事故塔位处的水平极值风速相比来流极值风增大13%,同时产生相当于0.2倍来流风速的竖向风。仿真显示,在不利风向下事故塔位处存在明显的水平风速加速和竖向风速,从而造成跳线风偏事故的发生。

3mm厚大口径超薄元件双面抛光工艺

基于环摆双面抛光技术,研究了3mm厚大口径超薄元件的双面抛光加工工艺。通过对双面抛光原理的分析,对转速比、抛光垫面形、抛光液等工艺参数上作了优化,并通过加工模拟进行验证。通过工件环分离器减薄技术解决了3mm厚超薄元件的装夹问题。在SYP152双面主动抛光机上进行了加工工艺实验,通过调节转速比实现3mm厚大口径超薄元件面形的高效收敛,验证了加工的可行性,并且达到了面形精度优于1.5λ(λ=632.8nm)、表面粗糙度优于1nm的技术水平。

DRM/DAB/AM/FM频率综合器中吞吐脉冲分频器的设计

为使DRM／DAB／AM／FM频率综合器具有良好性能，本文设计了一种高速大分频比低功耗吞吐脉冲分频器．此吞吐脉冲分频器由32／33双模预分频器（dual—modulus prescaler，DMP）、5位吞吐计数器和11位可编程分频器及时序控制电路构成．此吞吐脉冲分频器内部的不同模块分别采用SCL、TSPC、CMOS静态触发器及可置位的CMOS静态触发器等多种触发器结构优化，使此吞吐脉冲分频器具有高速、大分频比和低功耗的特点．此吞吐脉冲分频器应用中芯国际SMIC0．18μm RFCMOS工艺流片，芯片核心面积为270μm×110μm．测试结果显示，在1．8V工作电压的条件下，此吞吐脉冲分频器的最高工作频率为3．4GHz，工作频率范围为0．9—3．4GHz．在输入信号频率为3．4GHz，分频比为45695时，功耗为3．2mW．实验结果表明，此吞吐脉冲分频器完全满足DRM／DAB／AM／FM频率综合器的要求．

大流量高压比单级高速离心压气机设计

在我国节能与环保的大背景下,电厂脱硫氧化和生物发酵等领域对所需的离心压气机提出了新的设计要求:大流量、高压比、高效率。因此,根据企业和市场的实际需求,开发了首台大流量(500Nm3/min)、高压比(级压比3.6)、单级高速离心压气机。利用自主开发的离心压气机气动设计程序提供几何数据,通过三维数值模拟手段评估离心压气机各项性能,最终由样机试验确定设计是否达标。试验结果显示各项性能参数均满足设计指标。由于不需要使用中间冷却器,相对于目前市场上应用的两级离心压气机产品而言,所研发的单级离心压气机具有结构简单、制造成本低、效率高等特点。

超低速大惯量比永磁同步电机高精度位置伺服控制研究

针对航天系统中超低速、大惯量比条件下永磁同步电机(PMSM)高精度位置伺服控制这一难题,通过建立PMSM数学模型,基于矢量控制策略,采用电流环、速度环及带速度前馈位置环的三闭环控制结构,建立了基于直驱方式的PMSM位置伺服控制系统,并对其控制环路进行设计。在此基础上对伺服系统的位置跟踪性能进行了分析和验证。最后基于EAS开发平台对系统进行了实现。实验结果表明:基于直驱方式的PMSM能够实现超低速、大惯量比条件下的高精度位置伺服控制,其位置控制精度小于3角秒,能够为航天系统应用设计提供参考依据。

转速率与半径比对大型球磨机磨球抛落特征影响规律

为了掌握转速率与半径比对大型球磨机磨球抛落特征影响规律,以中信重工设计的国内最大型半自磨机Ф10.37 m×5.19 m为研究对象,基于经典球磨机磨球运动理论,建立大型球磨机磨球抛落特征与转速率、半径比的关联模型,分析了转速率和半径比对大型球磨机抛落角、抛落速度、抛物线方程、冲击速度的影响规律。研究结果表明,抛落角随着转速率的增大逐渐减小,半径比越大,减小速度越快;磨球脱离筒体时,抛落速度随转速率直线增加,增加的斜率为ξk(gRo)1/2;考虑筒体与磨球相对转速差,磨球冲击衬板时的速度出现尖点,并在尖点处冲击速度具有极大值,最外层的冲击速度极大值为14.39 m/s;以ξk=1为例,考虑相对速度后,在转速率小于75%的切向速度增加了5.2458 m/s,在转速率大于75%的切向速度减小了5.2458 m/s。上述研究为大型球磨机磨球分层运动提供理论基础和技术支持,对提高大型球磨机生产效率具有重要意义。

三棱柱形大长径比预制破片速度衰减规律研究

为研究三棱柱形大长径比预制破片在翻滚状态下从超音速至亚音速区间的速度衰减规律,建立了破片翻滚模型。并结合数值计算和靶场试验与等效迎风面积法进行对比。结果表明,试验结果与三棱柱形大长径比预制破片速度衰减模型所得结果相吻合,与等效迎风面积法存在较大偏差。证明了三棱柱形大长径比预制破片运动过程中自身的翻滚是不可忽视的,等效面积法会导致计算结果产生较大偏差或失真。

DC16J200T汽车变速器设计特点剖析

介绍了根据国内外重型汽车变速器的发展方向,采用DFMEA失效模式分析方法、关键部件先期试验、计算机模拟仿真等多项国际先进设计技术,解决了重型汽车变速器行星机构后副箱设计、换挡机构可调节定位设计、超薄大直径转子泵及辅助喷淋强制润滑系统设计、三段式多挡位变速器电控单元TCU设计等多项技术难题,实现了多挡位、大转矩重型汽车变速器承载可靠性、换挡平稳性、润滑有效性、以及适合于中国使用环境的操作安全性。

钛合金大深径比微盲孔高速挤压攻丝工艺研究

为了研究钛合金大深径比微盲孔攻丝加工过程中主轴转速对丝锥寿命及内螺纹加工质量的影响,进行了不同转速下M1.2挤压丝锥攻丝钛合金大深径比盲孔实验,对不同主轴转速下的攻丝扭矩、螺纹形貌和螺纹牙形进行了对比分析,探究了主轴转速对攻丝扭矩和内螺纹质量的影响;利用有限元软件模拟了挤压攻丝过程,对攻丝过程中的扭矩、应力应变和温度进行了分析。结果表明在所选主轴转速范围内,不同转速下实验和模拟过程中得到的扭矩变化趋势和峰值基本吻合,随着转速的提高,加工过程中温度提高,扭矩降低,并在1500 r/min时达到最低,螺纹表面加工质量随之提高。

Large-eddy simulation and experimental study on the turbulent wake flow characteristics of a two-bladed wind turbine

Large-eddy simulation(LES) with fully resolved rotor method(FRM) is applied to explore the turbulent wake flow characteristics and vortex evolution laws of a two-bladed horizontal-axis wind turbine. Relevant wind tunnel experiments have been done based on time resolved particle image velocimetry(TRPIV) technique. The simulation results are validated by the experimental data and they are in good agreement. The axial average velocity, turbulent kinetic energy, shear Reynolds stress, and vortex structure of the wind turbine wake are analyzed based on the comparison of LES results and experimental data. It is observed that the wake diameter of wind turbine enlarges with the increase of tip speed ratio(TSR). Turbulent kinetic energy meets its minimum value when x/R=2.0. Shear Reynolds stress appears a positive peak in the near wake when x/R<2.0, and the value of shear Reynolds stress decreases along the axial direction. The blade tip vortex dissipates more quickly than the central vortex in the wind turbine wake, and the gradient of the relationship curve between the blade tip vortex core position and the vortex age decreases as the TSR increases. With the increase of TSR, the thrust coefficient increases, and the power coefficient increases first and then decreases.The present work proves that LES with FRM could calculate wind turbine turbulent wake flow with a high accuracy.

基于风速预测的爬山法改进

大惯量风力发电机由于其大滞后特性,面对风速大规模变化时不能及时跟随。文章提出在变步长爬山法的基础上引入风速预测和叶尖速比控制,分析风速预测结果,寻找未来风速是否存在大规模变化趋势或平稳趋势,估算未来风速趋势下的最佳转速,作为下一步爬山算法的参考转速,及早跟随。在MATLAB中进行实验验证,结果显示对于大惯量风机,基于风速超短期预测的爬山法比传统爬山法能更快响应风速变化。

基于大数据技术的纯电动汽车减速器速比优化研究

针对电动汽车减速器速比匹配问题,本文提出一种基于大数据技术的优化理论,基于MATLAB建模方法对电动汽车速比进行优化设计,获得更接近实际最优状态的减速器速比。该方法可应用于未来汽车的定制化服务中,达成降低能耗、提升续航的目标。实例分析中,使用大数据技术的速比优化相对于使用基于模型的速比优化的情况,电驱动系统效率提高1.34%,百公里能量消耗率降低0.174kWh/100km。

复合大面阵CCD相机的像移补偿技术

航空摄影瞬间,由于飞机的飞行运动和姿态变化会产生像移。为了提高图像的成像质量和摄影分辨率,必须进行像移补偿。在分析垂直摄影复合大面阵CCD航摄相机像移产生原因的基础上,确定采用PAV30稳定平台与大面阵CCD的TDI相结合的像移补偿方法,补偿后的像移残差经计算小于1/3像元,满足成像质量要求。根据实际航摄试验,证明所提像移补偿技术路线确实可行。

牵引车动力匹配方案的应用思考

文章通过对特定工况下牵引车不同动力配置的分析研究,探讨"超速档+大速比",与"直接档+小速比"对于特定工况的动力性、传动效率及燃油消耗率对比,从而得出针对特定工况的动力配置的结论。常年来,在客户中存在一种观点"总速比相同,同马力时车辆的动力,后桥速比小的动力性较差",对于此观点,文章将进行分析,探讨此观点的科学性和局限性。最后,就此基础上,得到指导相应工况下的动力配置的合适方案。

基于LBM-LES的不同尺度城市街区模型风环境对比分析

基于格子玻尔兹曼-大涡模拟方法开展了不同尺度城市建筑群街区风环境非稳态数值模拟分析。首先对标风洞试验开展了理想街区模型网格划分方案和模拟参数验证分析探讨,然后针对实际街区风环境模拟案例开展了不同风气候条件下周围建筑干扰作用对比分析,采用不同舒适度指标开展平均风和强风条件风环境评价。研究结果表明:1)总结的LBM-LES模拟方案能够高效重现出与风洞试验一致的多风向角下行人平均风速分布特征,平均相对误差为15%;2)周边建筑对不同季节街区风环境影响差异较大,夏季工况下周围建筑干扰作用会明显增加风速加速比一倍以上,而冬季工况下周围建筑尺度会阻挡来流风速,建议考虑足够大街区模型进行敏感性分析;3)引入等效风速综合考虑平均风和阵风影响,建筑周围特征湍流明显不利于冬季风环境舒适性。研究成果为实际复杂街区风环境评估和优化提供新的高效模拟技术方案和结论参考。

少齿数大速比准双曲面齿轮的三维仿真与试验

给出了少齿数大速比准双曲面齿轮几何设计的限制条件,据此设计了一对4∶41大速比的准双曲面齿轮。利用成形法大轮包络展成小轮齿面的原理,建立了大小轮的加工坐标系,推导出了大轮、小轮的齿面方程。利用MATLAB和UG软件对所设计的4∶41齿数比准双曲面齿轮齿轮进行了三维仿真。最后进行了切齿实验,验证了所提出的少齿数大速比准双曲面齿轮的可行性。