基于TRIZ的全断面铺锚支机器人结构创新设计

为解决煤矿巷道掘进过程中支护、铺网、钻孔及锚固等工序自动化水平低、难以高效协同等技术难题,基于TRIZ理论,开展全断面铺锚支机器人的结构创新设计。通过九屏分析法、功能模型图与因果轴分析得出现有铺锚支机器人效率不足的根本原因,并综合运用技术矛盾法、物理矛盾法以及76种标准解等方法,设计出新型全断面铺锚支机器人结构,进而通过ADAMS-AMESim联合仿真,开展其关键迈步式自移支架的机液耦合分析。结果表明:全断面铺锚支机器人具备迈步行走、铺网、支护、锚固、钻孔的平行作业;迈步式自移支架工作时推移缸的最大推架力为10940 N,最大拉架力为18510 N,实际位移与理想位移误差满足设计要求。

基于SIMP变密度法的结构拓扑优化及应用

在结构拓扑优化过程中,为了解决复杂结构计算速度慢、效率低的问题,提出了一种基于固体各向同性材料密度惩罚模型(SIMP)的步长自适应优化算法,该算法可根据SIMP惩罚因子P值自适应选择佳步长移动参数,并根据得到的目标函数的迭代值,自适应改变每次迭代的移动步长,在保证迭代精度的同时,以更快的速度逼近迭代目标,并利用经典MBB简支梁算例进行仿真实验,通过划分不同网格数量,横向对比分析另外三种步长迭代公式,得出最终迭代结果准确且迭代速度最快可提高100%的结论。此外,为满足汽车领域的轻量化需求,用拓扑优化技术,针对汽车油门支架结构进行重新优化设计,使优化后的模型体积减小35%;在此基础上,利用增材制造技术,采用双喷头连续纤维打印机,以长碳纤维体积分数为35%的复合材料(基体为短切碳纤维填充尼龙丝材)替代传统的铝合金材料进行增材制造,实现减重的目的,最终得到力学性能与原结构相当、质量减轻48%的油门支架结构,可进一步实现汽车的轻量化制造。

巷道超前支架全支撑态动力学模型

设计了一种用于综掘巷道工作面顶板支护的迈步式超前支护装备,为提高该装备的工作稳定性,避免共振的产生,介绍了支护装备的结构和工作原理,利用拉格朗日方法,建立超前支架全支撑状态多自由度振动系统的动力学模型。基于自动控制理论,对超前支架动力学模型进行拉普拉斯变换,得到传递函数。基于现代控制理论,建立超前支架振动系统状态空间模型并给出参数,利用Matlab软件建立模拟动力扰动下超前支架系统的仿真模型,对振动系统进行仿真,得出系统动态响应。利用锤击试验得到振动系统模态参数,结合仿真结果,得到超前支架易产生共振频率为42.3~42.9 Hz。利用实验样机和测试仪器,对超前支架不同工作状态进行了振动实验,得到了前6阶的频率和阻尼比。

支架接头复杂脱模机构注塑模设计

设计了一副支架接头塑件三板注塑模具,模具有三次开模、两次顶出动作。模腔布局为一模一腔,使用单点点浇口浇注。设计了两个复杂脱模机构,第1个为油缸驱动三次抽芯脱模复合机构,该机构利用两个重叠滑块对塑件实施三次抽芯动作,第1次完成内壁型芯的抽芯动作,第2次完成外壁局部型腔件的抽芯动作,第3次完成外壁滑块的抽芯动作;第2个为浮动式油缸滑块顶出脱模复合机构,该机构通过油缸滑块机构的浮动顶出对塑件实施两次顶出脱模,第1次通过顶出板将油缸滑块机构浮动顶出,完成塑件外壁局部区域的顶出脱模;第2次由油缸推动油缸滑块机构上的4个侧面斜顶顶出,完成塑件的完全脱模。机构动作可靠,模具结构布置合理。

磁力支架零件步进式等厚冲锻成形新工艺

针对两直臂间距较小、展平时发生干涉的等厚板材磁力支架零件,提出磁力支架零件步进式等厚冲锻成形新工艺,该工艺首先使用冲压制造出两直臂间距较大的板材零件,再分几个工步拉深两直臂的连接载体,逐步缩短两直臂间距直到目标间距为止,每个工步通过等厚冲锻工艺将局部增厚的材料减薄到原板材厚度。运用理论分析和试验方法,分析及优化拉深两直臂连接载体的形状,建立两直臂连接载体的流线型拉深的数学模型,基于该数学模型,以磁力支架零件无工艺缺陷为目标,采用数值模拟优化流线型拉深工艺参数且得到磁力支架等厚冲锻成形的步进系数。研究结果表明,运用步进式等厚冲锻新工艺三个工步可以制造出无工艺缺陷的磁力支架零件,试验结果同数值模拟结果吻合。

丹江口大坝加高堰顶溢流段施工渡汛试验研究

阐述了南水北调工程丹江口大坝加高施工期渡汛时的主要试验成果。通过128m高程平台与三级台阶两个方案的试验成果表明:泄流能力满足设计要求;牛腿安装在封堵门槽后,无阻水现象;坝面平台后存在负压,闸墩工作门槽后有4.0×9.81kPa的负压;水流出平台有脱空现象;挑流水舌打击护坦,而三级台阶方案无打击护坦现象。

汽车支架零件模拟分析与工艺结构优化

以汽车支架零件为载体,以一步成形法模拟分析理论为基础,应用AutoForm冲压工艺有限元分析软件,针对典型汽车薄壁件的工艺结构进行压延筋结构与压料面尺寸模拟成形工艺分析。结果表明,控制了材料流动,解决了零件冲压成形工艺过程中的开裂问题,优化了材料片尺寸与压延筋工艺结构,取得了良好的应用效果。

超大超高倾斜格构柱步进式安装技术

某会展中心钢结构工程入口大厅门柱为大截面、大倾角、超高的三肢组合钢结构格构柱,通过对格构柱临时支撑塔架设计与施工变形模拟分析,采用步进式法将格构柱安装分为2步,并设计格构柱倾角调节固定装置,创新性地研发了超大超高倾斜格构柱步进式安装技术。该技术安全性高、操作简便、精度高、速度快,取得了良好的经济和社会效益,有力保证了钢结构工程顺利施工。

一类次黎曼流形的步数计算

构造一类次黎曼流形(M,D,g)并计算出此类次黎曼流形的步数,这里M≡R^3=R_x^2×R_t是3维光滑流形,D是由切向量场Y_1,Y_2生成的2维光滑水平分布,其中Y_1=1/((1+|x|^(4k+2))^(1/2))(/(x_1)+2x_2|X|^(2k)/(t)),Y_2=1/((1+|x|^(4k+2))^(1/2)) (/(x_2)-2x_1|X|^(2k)/(t)),k≥0是整数,g是定义在D上的正定度量。

摩托车发动机托架级进模设计

摩托车发动机支架是典型的复合弯曲件,孔系的位置精度要求高。原厂采用单工序模生产,采用先弯曲后冲孔的工艺,一次将位置精度要求高的孔冲出来。采用单工序模生产,虽然孔的位置精度有保证,但生产效率低。笔者分析了该制件采用级进模生产的难点,提出了相应的对策。采用切断、弯曲和侧冲孔复合工步,解决工件在工步间的传递问题。浮动凹模采用滚柱和弹簧联合支承,有效地解决了工件成形时浮动凹模支承力不足的问题,保证了工件先成形后侧冲孔的冲压顺序。改善前,发动机托架生产需用3副模具。改善后只需用1套级进模生产,生产效率提高了3倍,制件精度符合要求,生产质量稳定。

汽车座椅安装支架多工位级进模排样设计

对汽车座椅安装支架制件的成形工艺性进行了分析,利用板料多步成形有限元逆向展料法得到了该制件的初始坯料轮廓,制定并对比了2种级进模排样工艺设计方案,得出了方案2能够稳定可靠高效地生产出外观尺寸合格的制件,对同类制件采用级进模生产具有一定的借鉴作用。

长平矿大采高工作面矿压显现规律研究

长平矿目前主采3号煤层,3号煤层厚度平均5.7m,顶板岩性为粉砂岩、细粒砂岩、砂质泥岩、泥岩及中粒砂岩,底板岩性为泥岩、砂质泥岩,局部为粉砂岩、细粒砂岩及中粒砂岩。为掌握长平矿一次采全高工作面矿压显现规律,采用理论分析、现场实测等方法,得到长平矿4311大采高工作面矿压显现规律,对长平矿矿压管理及安全生产具有重要意义。

快速掘进系统跟进式迈步支架的研究及应用

为了提高工作面巷道掘进速度,降低费用,结合目前正在使用的掘进方法,设计研究了适用于拱形巷道的跟进式迈步支架,通过液压系统控制,可实现迈步自移,同时对巷道顶板、迎头以及两帮进行支护,现场试验表明,该支架与综掘机配合使用,改进了现有掘进工艺,可实现长距离支护,为掘进作业安全进行提供了相应的保障。

地下洞室预应力锚杆施工技术

以拉哇水电站地下厂房Ⅰ层顶拱预应力锚杆施工为例,预应力锚杆施工采用了“一种粘结端式预应力锚杆用新型螺丝端杆锚具”对杆体进行改良,以及采用自主设计的“一种预应力锚杆测定装置”对扭力扳手施工扭矩与锚杆轴向力间的相互关系进行校定,提高了预应力锚杆施工效率,保障了预应力锚杆施工质量,有利于预应力锚杆施工安全顺利开展。

综采工作面回风巷自移式超前支架研究应用

为提高综采工作面回风巷靠经工作面巷道顶板稳定性,降低人工搬运单体悬浮支柱作业过程中的劳动强度,基于液压支架支护及移动原理,研究了以液压系统为基础对回风巷道进行超前临时支护的迈步自移式支架,支架上部为拱形顶,能够与巷道顶板紧密接触,应用结果表明:该支架在回风巷道中能够自行迈步前移,同时支架下方具有较大空间,可满足行人以及运输要求,支架由电液控集中操作,可平行布置3台支架,操作简单,安全可靠。

副仪表板本体后安装支架多工位级进模设计

对副仪表板本体后安装支架的冲压工艺性进行了分析,采用多工位级进模冲压生产。介绍了制件排样设计、模具结构设计及模具关键零部件设计。模具采用自动送料机构作粗定位、导正销精定位及2种浮料装置,保证了送料精度。采用阶梯冲裁,降低了冲载力。凸、凹模镶块材料选用DC53,提高了模具寿命和减少加工工序。目前模具运行情况良好,产品质量稳定,达到了预期效果。