含多关节间隙平面柔性六杆机构的动力学分析

为提高机构的动力学分析精度,基于平面六杆机构,同时考虑多个关节间隙与构件柔性对多体机构动力学响应的影响。通过实体建模和引用ADAMS软件中“冲击函数”接触力模型,对含有多个间隙关节与柔性连杆的六杆机构进行动力学模拟仿真,研究间隙数量、间隙位置、间隙大小、柔性连杆及其与间隙耦合对系统动力学性能影响。研究结果表明:与单关节间隙相比,多关节间隙会产生更大的接触力,导致构件的加速度波动更加剧烈;间隙关节距离电机位置越近,则对机构的动力学行为影响越明显;考虑连杆柔性时,可以极大地降低间隙对机构动力学波动的影响。

襄阳东站钢屋盖超多杆连接节点设计与足尺模型试验研究

襄阳东站屋盖南北向长358m,东西向最大跨度86m,采用焊接球钢网架,整体不设变形缝,南端开设瀑布造型大洞口,由于屋盖结构超长、不连续、大悬挑及瀑布造型使得钢屋盖空间受力十分复杂,特在分叉柱柱顶沿南北向设置加强杆以加强屋盖瀑布区洞口两侧边缘约束刚度及改善结构整体受力性能。钢屋盖瀑布区悬挑端分叉柱柱顶节点相连杆件达12根之多,该节点作为屋盖结构的关键节点,其受力状态尤为复杂,创新地采用了半铸造半相贯焊连接形式并采取了构造加强措施,针对该超多杆连接节点进行了足尺模型加载试验验证,详细介绍了试验加载装置、加载方案、试验现象及试验结果,并进行了有限元对比分析。结果表明有限元对比分析结果与加载试验吻合较好;该超多杆半铸造半相贯焊连接节点构造合理、承载力高,薄弱部位出现在与铸造本体相连的接长钢管上,满足强节点弱构件、强连接弱构件的设计要求。

多元连杆多种冲击方式载荷及响应特性分析

为了获取并分析多元连杆的冲击力以及各传力路径上的应变响应特征,采用气炮、悬臂落锤、液压等3种冲击加载方法对发动机多元连杆进行冲击加载。对冲击力和冲击应变响应曲线进行了时间域和频率域的特征分析,获取了冲击力和应变响应的波形特征和频谱特征。通过与静载应变响应的对比获得动静响应系数,以及动静响应系数随波形宽度的变化规律。结果表明:在气炮、悬臂落锤、液压等3种冲击力的波形特征近似的情况下,在频谱上反映出各自不同的频率成分。在各传力路径上的冲击应变响应,除了响应幅值不同外,其余波形特征如峰值特征和频谱特性均较为一致。各应变之和作为连杆冲击力测试方法的表征参数,随波形中高频成分的增多,动静响应系数逐步增大。在进行多元连杆冲击载荷标定时,需要充分考虑所测试冲击力的载荷特征,选取合适的冲击载荷标定或者静载荷标定方法。

基于电力驱动的10 kV可伸缩式接地线设计及应用

受电压等级和设备的限制,在进行高空设备接地、多层铝排接地的操作时,操作人员往往无法顺利完成倒闸操作任务。基于此,对现有接地线进行改造,设计了一款基于电力驱动的10 kV可伸缩式接地线。该接地线由多段环氧树脂棒组合而成,采用伸缩式设计,适用于各种尺寸导流设备及高位设备的接地线装设。使用该接地线,操作人员可就地开展作业,无需登高,从而避免了人员高摔,其电动分合导体端触头可杜绝电气伤害,实现了安全作业,缩短了停电时间。

基于响应面法的连杆模锻成形载荷影响因素研究

目的解决42CrMo连杆预锻成形过程中因成形载荷较大导致的模具损坏风险较大和使用寿命低的问题。方法构建连杆预锻成形的仿真模型,分析不同坯料温度、模具温度、模锻速度、摩擦因数对成形载荷的影响规律,基于Box–Behnken试验设计与响应面法对连杆预锻的成形载荷进行研究,并结合多岛遗传算法进行优化。结果在多因素交互下,各工艺参数按对成形载荷显著性影响由大到小的顺序依次为:坯料温度、摩擦因数、模锻速度、模具温度。当坯料温度为1190℃、模具温度为350.7℃、模锻速度为532.5 mm/s、摩擦因数为0.1时,成形载荷为3226.6 kN,相比原工艺的成形载荷降低了50.74%。模锻试验后成形效果较好,说明了优化工艺参数的合理性。结论优化后的工艺参数可使成形载荷明显降低,该研究可为连杆实际模锻成形的生产提供有效指导。

多点Cs-137放射源在催化重整装置料位系统中的应用

Co-60棒式放射源广泛应用于石化行业分布式控制系统的料位监测。国外棒式放射源技术水平高,但价格昂贵、维护费用高;国产同类产品不但制作价格高而且还存在的一定程度的技术问题。针对棒式放射源制作及应用的现状,提出了采用国产多点Cs-137放射源模拟传统的Co-60棒式放射源功能,对其进行替代的技术方案,并在中国石油庆阳石化公司重整装置得以成功应用。经多点Cs-137放射源改造后的料位监测系统,各项指标性能良好,完全能够替代进口棒式Co-60放射源,并且具有结构简单、制作方便及成本低廉、使用年限长的优势。本技术的开发,打破了国外厂商在相关领域的技术封锁,具有广阔的推广应用前景。

双环多杆天线展开机构运动学与动力学分析

针对一种双环多杆天线展开机构进行了运动学与动力学特性分析,首先分析了展开机构构型特征,并对整体机构进行了单元分解,基于螺旋理论,绘制了单元机构的螺旋约束图;进而建立了单元机构的螺旋约束方程组,然后通过螺旋速度递推求得机构中构件的角速度和质心线速度,采用坐标转换求导法得到了速度雅可比矩阵,利用螺旋导数并基于螺旋加速度合成法则得到了构件的螺旋加速度和角加速度以及质心线加速度;最后基于拉格朗日方程,建立了整体机构的动力学方程,通过数值计算与模拟仿真,分析得到了不同构件的运动学与动力学特性,验证了理论推导的正确性。本文分析的双环多杆天线展开机构为单自由度机构,整体结构简单,仅需一个驱动便可收拢和展开,基于螺旋理论和拉格朗日法相结合的运动学和动力学建模分析方法物理意义明确,可以较好地应用于此类空间可展开机构的分析中。

连杆小头摩擦副间隙形状对活塞销润滑及冲击特性的影响

为改善柴油机全浮式活塞销与连杆小头间的润滑与冲击特性,基于弹流润滑理论和粗糙峰接触理论,采用测试与仿真分析方法,运用AVL Power Unit建立活塞连杆组柔性多体动力学模型,研究不同抛物型线和三角型线方案连杆小头衬套对连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性的影响。结果表明:在润滑与冲击特性方面,效果最好的是抛物型线衬套,而三角型线衬套由于平均间隙较大,不能形成有效的润滑,润滑与冲击特性相对较差,其中抛物型线相比直线型线最小油膜厚度最小值平均增加了0.104μm,峰值油膜压力最大值平均降低了8.29 MPa,峰值油膜压力平均值平均增加了7.62 MPa,峰值粗糙接触压力最大值平均降低了77.19 MPa。综合连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性,采用最大径向切削量为12μm的抛物型线衬套是最优的连杆小头衬套型线方案,对连杆小头轴承润滑与活塞销的冲击性能改善较大,其中最小油膜厚度的最小值增加了0.170μm,峰值油膜压力最大值减小了8.28 MPa,峰值粗糙接触压力最大值降低了119.49 MPa,进气冲程前期和排气冲程后期活塞销加速运动阶段相对于连杆小头的纵向加速度峰值分别减小了0.33 mm/s~2和0.24 mm/s~2。

多支盘锚杆的原型试验与荷载传递特征分析

多支盘锚杆是新近研发的新型锚固结构,与普通锚杆相比具有优良的工程特性。在多支盘锚杆室内模型试验研究的基础上,通过极限平衡理论推导出多支盘锚杆极限承载力理论计算公式,计算模型结果与室内实测数据基本一致,验证了计算公式的有效性。为了进一步掌握多支盘锚杆的荷载传递特性,开展了现场边坡锚固原型试验,利用现场多支盘锚杆拉拔测试所得数据研究了多支盘锚杆的支盘直径、支盘间距和支盘个数对多支盘锚杆极限承载力和变形控制能力的影响。试验结果表明:在粉质黏土中,当支盘间距大于等于4倍支盘直径时,可认为各支盘能独立工作,充分发挥多支盘锚杆的承载力;在相同条件下,与普通锚杆相比,随着多支盘锚杆的支盘直径从300 mm增大到500 mm以及支盘个数从1个增加到3个,多支盘锚杆的抗拔承载力提高非常明显,其变形控制能力也大幅度增强;多支盘锚杆的轴力传递曲线在支盘位置发生突变,呈陡降型,充分体现支盘在抗拔方面的贡献作用。该研究成果为多支盘锚杆的工程应用奠定了良好的理论基础。

一种多拉杆多缸6 000 t LFT-D复合材料液压机

文中介绍了一种多拉杆多缸6000 t LFT-D复合材料液压机。主要适用热塑性LFT-D、GMT和热固性SMC等复合材料模压工艺,也适用于预浸料模压工艺、碳纤维的模压成型工艺、高压RTM、低压RTM、湿法模压和IMC模内喷涂。同时液压机也预留有相应工艺的辅助机械接口和自动化接口,满足各种工艺条件下的生产需求和后期升级自动化需求。设备广泛应用于汽车零部件、高铁零部件、航空航天及军工等行业中。

基于SMED模型的多机型滤棒成型机负压调节控制方法

针对因多机型滤棒成型机内部压力动态变化较强、压力分布不均问题,多机型滤棒成型机负压调节控制精准度受到影响,为提升多机型滤棒成型机稳定性,该文提出一种基于SMED模型的多机型滤棒成型机负压调节控制方法。考虑到成型机负压变化会受到风量、风压、功率、转速以及摩擦阻力多种因素影响,采用SMED模型计算设备运行时,与负压变化存在直接关系的辊压量和动力压量运行标准值,将该值作为负压调节参照标准。根据SMED模型启动时间较小的特点,以控制口令到达时间为基准设计电源电路,将负压回路分为真空泵、真空气室、电-气伺服装置、控制电路以及封闭容腔空间,分析每个空间的导入流量和导出流量,以二者最佳比值作为控制阈值,达到导入和导出流量平衡的控制目的。实验结果表明,所提方法在不同的干扰情况下均能对多机型滤棒成型机负压进行有效控制,对负压调节稳定性较高,算法鲁棒性较强。

GaN压电半导体杆的非线性动态响应研究

利用有限元分析方法,研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题,得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解,并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明,简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况:由于电流密度中的电非线性项,电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性;力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化,但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。

摇摆条件下含花瓣形棒束自然循环系统特性

为获得摇摆下含3×3花瓣形棒束通道自然循环特性,本文基于区域分解法,采用自编一维程序和三维CFD软件构建摇摆条件下多尺度耦合数值模型。依据已有实验数据验证了模型可靠性,并分析了摇摆对花瓣形棒束通道内流动特性的影响。结果表明:加热功率升高使回路中冷、热流体温差增大,自然循环流量时均值增加,系统更加稳定;流体温度增加使近壁面流体粘度减小,阻力系数降低。此外,通过引入瞬时摇摆雷诺数,获得适用于摇摆条件下低雷诺数范围的流动阻力系数表达式。本文可为花瓣形燃料组件在海基核动力装置的应用提供设计依据。

基于多目标优化的砂轮杆结构轻量化设计研究

为了得到大长径比砂轮杆合理的结构及支撑方式,保证砂轮杆满足刚度要求,通过建立大深径比孔磨削用砂轮杆的三维参数化模型,用有限元方法分析了砂轮杆的静力变形和约束模态,采用最佳空间填充试验设计(optimal space-filling design)方法构建了砂轮杆各设计变量与优化目标的二阶响应面模型,采用NSGA-Ⅱ算法对砂轮杆进行了多目标优化。经过轻量化优化设计及仿真比较,得到一种大长径比砂轮杆及支撑的合理化结构,轻量化率达到10.3%。分析结果表明:砂轮杆质量、刚度及模态均满足工程要求。

某柴油机活塞连杆组件故障排查

针对某船用主机活塞连杆组件故障,通过对故障现象的分析以及返厂故障件的初步勘验,初步确定了可能导致故障发生的首断件。结合首断件送检结论,从首断件故障的可能因素着手进行排查与分析。排查结果表明:由于B5缸靠近连杆大端连杆螺栓多源疲劳断裂,导致了B5缸连杆变形、B5缸活塞碎裂、B5缸缸套碎裂等活塞连杆组件故障;A5缸活塞连杆组件故障是关联故障。B5缸连杆螺栓多源疲劳断裂的原因是拧紧力矩过大,导致连杆螺栓异常受力。柴油机在运行过程中,受到交变载荷应力的作用,产生多源疲劳,最终导致断裂。

定位装置连杆的多目标优化设计

定位装置是造型生产线上固定铸件转运车的一种装备,连杆是其主要受力部件。采用多目标遗传算法对连杆结构进行优化设计,以提高其安全性,减轻重量。首先对连杆进行静力分析,得到优化前连杆的应力、变形和安全系数云图;其次确定连杆的设计变量,进行多目标优化分析,计算得到最优的设计变量。优化后的连杆重量减轻16%,安全性能提高32%,验证了对连杆进行多目标优化设计的可行性,为其他零件的优化设计提供一定的参考。

多棒高功率固体激光器动态模匹配研究

采用光学矩阵分析了多元热透镜谐振腔内模式的动态匹配特征，给出了平平腔参数调整的关系式，实验结果与理论分析相符，并在两棒连续Ｎｄ∶ＹＡＧ系统上得到０Ｗ～５３０Ｗ功率范围的稳定输出。

大电流下多棒极型真空触发开关电弧特性

提出了一种多棒极型真空触发开关(TVS),利用3对棒形电极的特殊结构来增大主触头间的燃弧面积,从而有效地提高TVS通流能力。结合真空电弧电压实验,阐述了多棒极型TVS在不同的大电流等级下的电弧发展变化过程。电弧电压的变化表现了多棒极型TVS中多通道并联燃弧及其在各通道之间的电弧转移过程,从而使得真空电弧维持在扩散态。由此开发的TVS样品实现了225kA的峰值电流,单次转移电荷量45C。

应用于中压等级的大容量多棒极型真空触发开关

基于快速闭合开关在中压大电流下的工作需求,提高真空触发开关的应用电压等级,设计了一种大容量的40.5 k V真空触发开关。为了满足80 k A峰值电流的通流能力,该开关采用了多棒极型的主电极结构设计以增加开关的通流面积并提高开关的电气寿命。针对40.5 k V系统的绝缘要求,对电极结构进行了倒角优化。选取了合适的屏蔽罩尺寸,改善了开关内部电场的分布,提高了开关的绝缘性能。针对设计的开关,设计了触发系统,该系统可以稳定输出50 k V的脉冲电压和3 k A的触发电流,保证可靠触发开关。设计的样机通过了峰值80 k A,脉宽15 ms的短路电流试验,工作寿命20次,触发时延<15μs;短路电流试验前后进行了工频耐压试验和雷电冲击试验,试验结果表明开关具有较高的绝缘水平。

多连杆机构分析和虚拟样机技术的发展

介绍了多连杆传动机构的现状及目前设计中存在的问题,提出了连杆机构分析的基本方法,介绍了多连杆机构在压力机中的应用。并对将来机构设计的发展方向———虚拟样机技术作了介绍。