OPTIMUM DESIGN OF HIGH-SPEED RAILWAY LOCOMOTIVE TRACTION GEAR

On the basis of deep investigation of locomotive traction gears manufactured at home and abroad , a variety of measures are putted forward to improve the driving load-bearing capacity and working life of our country's high-speed locomotive traction gears. The measures include the fol- lowing five aspects : optimally selecting the material and heat treatment process , optimally designing the tooth profile . reasonably choosing the manufacture accuracy and technique , optimally choosing the lubricant and the way of lubrication and seal , improving the dynamic feature of the gearing. In the respect of the tooth profile , a hob with optimal cutter angles is designed to make root thickness on the dangerous section as large as possible and the stress concentration as small as possible. Ad- dendum modification coefficient is optimized to minimize the maximum flash temperature in the course of meshing. Finally . finite element analysis method is used to calculate the deformation and the stress of teeth accurately. And on this basis , optimal profile correction and axial modification have been designed with regard to the start , continuious running and high speed travel of the loco- motive .

高功率载荷卫星供配电系统安全性设计及在轨验证

卫星供配电系统一旦发生短路或断电等故障,可能造成整星失效的灾难性后果,卫星供配电安全性是在轨可靠运行的基本保障条件。针对某承载高功率高压载荷卫星的供配电高风险的特性,采取了平台载荷双独立母线、蓄电池组放电过压保护、限流保护、卫星放电开关安全控制等多种安全性设计措施,确保卫星能源安全。卫星在轨运行情况表明,卫星供配电在轨状态稳定可靠,系统安全性良好。

高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能试验研究

为研究高强钢筋混凝土柱小偏心受压性能,进一步推进高强钢筋在混凝土结构中的应用,针对HTRB630级高强钢筋,考虑配筋率、配箍率、箍筋间距和荷载偏心距等因素的影响,通过6根高强钢筋混凝土方形截面柱的小偏心受压试验,研究了该类构件的破坏过程、破坏形态和变形能力,评估了钢筋的应力及其强度发挥水平。结果表明:受压区HTRB630级钢筋能够达到屈服强度,且塑性变形能够充分发挥;提高配箍率,可提高试件小偏心受压承载力;当配箍率超过1.50%时,对试件承载力提高不多,但在一定程度上能够改善试件的变形能力。考虑箍筋对混凝土的约束作用,参照中国现行规范的计算方法,给出了高强钢筋混凝土柱压弯承载力的计算方法,计算结果与试验值相比吻合较好,可为该类构件的正截面设计和规范修订时提供参考。

高负重比无系留柔性抓持机器人的设计与测试

柔性抓持机器人具有柔顺性、高适应性、安全性等优势,但是大多数柔性抓持机器人存在负载力不足、高负重比无系留开发难的问题。为了解决这些问题,基于尖端牵引致动、封闭环结构、刚柔混合,设计了一种高负重比无系留柔性抓持机器人,兼具多指型开式抓持结构和封闭式抓持结构的优点。高负重比无系留柔性抓持机器人的质量为1.76 kg,能够执行至少200次开合动作,负载能力可以达到20 kg,负重比高于11。与传统绳索驱动柔性抓持机器人进行对比测试,结果表明封闭环绳索驱动所需驱动力小,输出的抓持力大,但响应速度慢于传统绳索驱动。通过设计与测试,为高负重比无系留柔性抓持机器人提供了新构型,促进其进入农业采摘、空间捕获等高负载、大范围作业场景。

ASME-Ⅲ-5高温1级部件分析设计方法的改进方向探讨

ASME规范第Ⅲ卷第5册(简称ASME-Ⅲ-5)提供了核1级部件在高温下使用的设计分析方法和评定准则。本文对高温的定义进行简介,对ASME规范核1级部件在高温下考虑的设计载荷、失效机制、设计分析方法以及评定准则的特点进行总体介绍。通过对ASME规范与其他高温规范R5、RCC-MRx、MONJU在基于损伤模式下的载荷控制应力限制和变形控制限制的分析方法及准则进行对比,探究ASME规范在分析方法准则中的优势与局限性,得出ASME规范传统采用的基于应力分类的弹性分析法表现优异,但由于本身固有特性并不能完美解决规范所含括的各个失效机制的结论,提出若干项改进ASME-Ⅲ-5高温1级部件设计规范的方法。本文指出的ASME-Ⅲ-5可改进方向可进一步提高规范发展使用的先进性、经济性和安全性,同时对开发构建我国自主化的核承压高温使用1级部件设计规范具有指导作用。

高空升降框架的结构优化与有限元分析

沙漠环境中易出现的极端风载对设备的安全性能提出极高要求,现有高空升降框架的设计主要依靠工程经验,存在用料多、自重大、安全余量高等不足。针对此,采用CREO软件建立高空升降框架的三维实体模型,根据国标规定将风载等效为静载荷,采用ANSYS软件对极端风载作用下高空升降框架力学特性进行仿真计算。结果表明:系统与风载不存在共振风险,极限风载作用下系统最大应力幅值为166 MPa。进一步提出设计精细、造价经济的高空升降框架优化设计方案,在极限风载作用下,优化框架静力学计算结果表明:优化后系统的最大应力幅值在降低约35%的同时,可实现整体减重约17%。

面向初步设计的一种高效静气动弹性分析方法

大展弦比柔性机翼在气动载荷作用下会发生弹性变形从而引起气动特性变化,因此在初步设计阶段,希望使用一种高效分析方法研究静气动弹性平衡下机翼气动载荷的重新分布情况。本文提供了一种求解静气动弹性变形和对应气动载荷的高效方法,即采取松耦合策略,假设攻角不变,将未变形状态的载荷加载到结构上,计算出结构变形,再由变形后的气动外形计算气动载荷分布,反复迭代至变形/载荷收敛,得到机翼最终气动弹性载荷分布情况和气动特性。采用大展弦比弹性模型飞机算例表明了该方法的可行性。

框架剪力墙高层结构地震荷载力学响应分析

高层建筑的抗震性能直接关系到整个结构的安全性,本文以某医院框架剪力墙高层建筑为例,从小震弹性时程分析、中震等效弹性分析、大震弹塑性时程分析三个方面研究了结构的力学响应特征,结果表明:小震作用下,所有结构构件和整体结构性能满足规范要求;在中震作用下,结构的最大层间位移角为1/400,其中关键构件性能验算通过,普通构件和耗能构件均满足性能要求;结构在大震作用下X向和Y向的最大顶点位移分别为0.185m和0.212m,关键构件的损坏程度均为轻度损坏,整个结构仍能保持稳定。本文对结构地震荷载的力学响应分析可为类似工程提供参考。

斜拉桥现浇梁超高支架设计及施工技术研究

斜拉桥现浇梁超高支架的设计与施工存在许多挑战。文章基于对斜拉桥现浇梁超高支架的深入分析,探讨了支架设计原理、材料选择、预压技术及预拱度的设置;采用系统的结构分析和实验数据,评估了各种设计与施工技术的有效性。结果表明,合理设计支架的结构配置和施工方法,可以保证施工的精确性和结构的稳定性。研究还证实了采用定型钢模板与木模板相结合的底模板系统能有效提高施工速度和保证结构精度。

高电压电力系统的规划设计方案分析

阐述高压电力系统规划设计的特点,探讨高压电力系统规划设计方案,包括加强用电负荷评估、电源规划、输电系统空间布局以及线路规划设计、电力负荷预测和分析、并网规划设计、应急规划。

高层建筑抗拔桩设计优化研究

高层建筑基础在结构设计中具有重要地位,关系到建筑的稳定性和安全性,还影响到项目总造价和工期。因此,抗拔桩选型应综合考虑不同的地基土层性质、水文条件、周边环境和施工条件等各类影响因素,以确定合理的桩型及桩长。以深圳回龙埔社区某高层建筑综合项目为依托,根据场地地质勘察和土层分析,通过抗拔桩静载试验,进行了桩基形式和布置方式的优化。原方案抗浮依靠土层摩擦力及旋挖灌注桩自重,由于土层的抗拔摩阻力太小且成孔过程采用泥浆护壁,效率较低。优化方案采用嵌岩灌注桩,利用嵌岩段的高摩擦力,使桩数减少了56.7%,总造价节约40%,工期节约44.7%。由此可见,基础设计方案对项目成本、工期、施工质量等具有重要影响。

高层建筑中高耸结构风振控制等效设计

在常规的风振控制等效设计中,我国现有技术标准对高层建筑中高耸结构的风振响应计算时仍然存在较大偏差,由于选择刚性结构搭建建筑框架,使得其结构会受到较高风载荷,从而导致风振受力过高等问题。为了准确计算高耸结构的风振响应,将结构脉动响应分为背景部分和共振部分的基础上,选择振动控制作为设计基础以确定其结构应力,通过阵风因子法和荷载组合法分析高耸结构的顺风向风振响应,在风振控制的荷载中实现了对风速的变化模拟。最后,再对高耸结构开展实例分析并对计算结果进行了比较,结果表明,文中研究的设计方法的特点和适用范围比传统控制方法的风振力等比减小15%~18%,具有较为突出的风振控制优势。

四连杆铰链襟翼机构方案设计分析与优化

最新的大型宽体客机均采用了新型铰链襟翼形式,国内缺乏对铰链襟翼具体结构连接设计和驱动载荷分析方面的研究。为了使气动方案更好地落实到具体机构方案中,开展了四连杆铰链襟翼机构方案设计,包含运动副设计、机构参数设计,进行了机构传载分析。建立了动力学仿真分析模型,综合权衡驱动器位置、襟翼驱动点位置、驱动摇臂的长度和连杆的长度等参数对驱动载荷进行优化,优化后驱动载荷降低了约14%。襟翼机构设计方案确保了气动方案与结构方案的匹配性和可实现性,可指导国内自主开展铰链襟翼机构设计。

高负荷跨音速轴流压气机的叶型优化设计

研究轴流压气机优化设计问题,在高负荷跨音速轴流压气机相应的叶型优化设计工作中,针对压气机等熵效率过低,由于转子叶顶通道出现流动分离,导致损失过大。为提高等熵效率,结合人工神经网络与遗传算法对压气机转子的吸力面50%叶展以上叶型进行调整。优化后的新叶型可以有效地改善叶顶流动结构,抑制分离,在总压比基本不变的情况下使压气机峰值效率提升约1.7试验证明,叶型优化设计有显著效果,同时也指出了单一优化方案的局限性。

可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。

车用柴油机高承载铝质气缸盖设计研究

随着发动机机械负荷和热负荷水平的不断提升,不仅对材料性能提出更高要求,同时也对设计技术水平提出了更高的挑战。通过对5种采用强化措施的集成方案进行仿真分析对比,得到一种骨架式气缸盖方案为性能最优方案,该方案将螺栓柱、喷油器安装柱、顶板加强筋和火力面作为相互关联的主要承力结构。经热疲劳与机械疲劳可靠性考核试验验证,进一步证实该种承受20 MPa最大爆发压力的铝质气缸盖结构设计是合理的。

水工混凝土耐久性研究的新进展

国家“九五”攻关“混凝土抗冻性研究”和“耐化学腐蚀及高耐蚀材料的研究”两个专题中 ,包括了高抗冻超抗冻混凝土的开发及应用、高强混凝土的抗冻性、混凝土抗冻性的定量化设计、荷载和高浓度硫酸盐侵蚀的研究 ,以及压力水下混凝土渗漏溶蚀的研究等子题。研究成果已通过国家科技部的鉴定 ,并在三峡大坝等工程中得到了应用 。

大涵道比发动机多级低压涡轮气动设计

基于大涵道比航空发动机多级低压涡轮设计研究,分析了大涵道比发动机多级低压涡轮气动设计特点和主要设计参数的设计选取原则以及发展趋势,研究了过渡流道设计参数的选取标准、过渡流道优化设计方法以及对多级低压涡轮子午流道设计与功率分配方法,综合分析了多级低压涡轮功率分配需要考虑的各项因素,并探讨了高升力涡轮叶型设计方法。研究表明:过渡流道方案设计可以采用长高比及当量扩张角作为初步选取标准;多级低压涡轮功率分配要综合考虑不同工况性能及气动设计参数;完成设计的大转折角后加载叶型能够有效地控制涡轮叶栅内的流动损失。

串列叶片气动设计及优化

为了进一步提高风扇/压气机的负荷水平,对串列叶片进行了研究。采用理论方法分析了串列叶片相对于常规叶片的负荷优势区间,并利用低速大尺寸压气机试验台进行了对比试验验证。结果表明:当负荷系数大于0.46时,串列叶片表现出明显的优势,可以将负荷系数为0.46作为串列叶片优势区间的临界点。采用数值模拟方法分析了亚声速和超声速串列叶型前后排的相互影响机制,总结了串列叶型流动控制原则和优化设计思路,给出了典型亚声速和超声速叶型的优化设计结果。结果表明:优化后的亚声速和超声速串列叶型设计点损失分别减少了6%和20%,可用攻角范围分别拓宽了2°和0.5°。完成了负荷系数为0.4的双级风扇串列叶片出口级方案设计论证。结果表明:与常规方案相比,在常用转速范围内,串列叶片方案的压比明显提高,中低转速堵塞流量和等熵效率也明显提高。

重载电磁轴承设计研究

研究了电磁轴承重静载时结构参数设计的几个关键问题，提出了有静载时差动控制电磁铁静态工作点的设置及解决启浮问题的方法，给出了具体的设计步骤。