A new lever-type variable friction damper for freight bogies used in heavy haul railway

To overcome defects caused by the complex structure and unstable damping performance of the wedge- type damper, a new lever-type friction damper has been developed for use in freight bogies; the design allows the advantages of traditional three-piece bogies to be retained. A detailed description of the structure and mechanism of the lever-type damper is provided, followed by a stress analysis using the finite element method. Dynamic per- formance characteristics of the lever-type damper and the wedge-type damper are compared in terms of the nonlinear critical speed, riding index, and curve negotiation. The results indicate that the maximum stress of the lever remains below its yield limit. The lever-type car has higher running performance reliability, and achieves similar nonlinear critical speed, riding index, and curve negotiation when compared with the wedge-type car.

压电陶瓷驱动器杠杆式柔性铰链机构放大率计算方法

在精密微位移领域,杠杆式柔性铰链机构常被用来放大压电陶瓷驱动器产生的微小位移。在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导出杠杆式柔性铰链机构放大率计算公式,并采用有限元分析和实验测试进行验证。通过公式计算、有限元仿真分析和实验测试得到的放大率分别为8.31、8.38和8.20,有限元仿真值和公式计算值之间的误差为1%,实验测试值和公式计算值之间的误差为1.3%,证明了计算公式的正确性。

基于柔度比优化设计杠杆式柔性铰链放大机构

分析与研究了柔性铰链的柔度特性,用于柔性放大机构的优化设计。提出了一个通用的柔度比参数λ,探讨了具有不同柔度比λ的柔性铰链主要输出位移形式的灵敏度,分析了它对常用柔性铰链的柔度特性的影响规律。然后,以柔性铰链的柔度比λ为基本参数,在考虑柔性铰链转动中心偏移量的基础上,推导了二级杠杆式柔性铰链放大机构放大率的理论计算方法,并依据柔性铰链的柔度比特性提出了柔性放大机构的优化设计方法。开展了有限元仿真和实验研究。结果显示,优化后的柔性放大机构的放大率比优化前的放大率分别提高了0.234和0.23。实验表明,依据柔性铰链的柔度比λ对柔性放大机构进行优化设计能够有效地提高柔性放大机构的位移放大率与工作行程,进而提高放大机构的末端运动及定位精度。

集成式舵轮槽轮穴播器的研制

集成式舵轮槽轮穴播器将槽轮排种器与杠杆式舵轮穴播器进行集成,缩短种子从分种到播种入土的时间和距离。入土成穴器采用动定两瓣结构,动瓣采用摆动从动件盘形凸轮结构,从动件由复位弹簧复位,非打开状态常闭,动瓣在达到最大入土深度后在凸轮切向力作用下按杠杆原理的方式打开,将预先存放在活动鸭嘴中的种子播入土壤。

核辐射探测与应急处理机器人的小型机械臂系统设计

针对传统核辐射探测与应急处理机器人小型机械臂结构复杂、夹持物体重量小的问题，设计了一种新的机械臂抓持系统，该系统的特点是利用杠杆滑槽式手爪结构作为夹持部分，并实现了机械臂的小臂和大臂的机电一体化设计，因而机械结构简单、轻质，夹持物体重量大。仿真分析与实验结果表明，该机械臂可满足核辐射探测与应急处理机器人的应用需求。

力标准机控制系统改进的设计

针对航天院所现有力标准机存在设备陈旧、操作复杂、自动化程度低、维修频繁且困难等诸多问题,为提高力标准机的力值计量效率、检测精度以及设备的可靠性,在对力标准机进行简单介绍的基础上,改进设计了杠杆式力标准机EEI-6的主控制电路、检测电路、控制箱电路、显示电路和控制部分的机械结构,以及EEI-6控制系统的软件算法、提出了改进力标准机的一种技术方案。经过改造的杠杆式力标准机能够完成自动加/卸荷、杠杆自动平衡调节等力值测量过程。鉴定结果表明改进达到了设计指标。

变臂比杠杆式精密力源技术问题研究

提出了变臂比杠杆式精密力源技术及其装置的问题，论述了通过改变和精确控制固定质量砝码沿杠杆臂长方向的位置达到准确施加力值的目的这一力源技术方法，研究了这种力源的误差来源与控制、工作效率、经济成本及结构实现等问题。据此建立了变臂比杠杆式精密力源技术理论基础。

大量程杠杆式光学轮廓仪的非线性分析与补偿

介绍了以角锥棱镜为目标镜的杠杆式光学轮廓仪的测量方法。应用矢量坐标变换的方法理论推导了在大量程范围内测量位移与光程差的非线性关系,给出了解析解与数值解。通过理论数值解曲线图的分析,提出了采用二阶拟合的补偿方法,求出了补偿后理论误差结果。以微动工作台为位移发生器,在5.2mm范围内,实验给出了轮廓仪的测量结果,并分别计算了测量结果的线性度误差与二阶拟合补偿后的误差。

压电陶瓷驱动的长行程快刀伺服机构设计

压电陶瓷驱动的快刀伺服技术是加工光学自由曲面等复杂曲面的有效方法。为了突破压电陶瓷驱动快刀伺服机构的行程局限,本文采用二级杠杆放大机构,设计了一种压电陶瓷驱动的长行程快刀伺服机构,实现了快刀伺服机构的长行程输出性能并消除了机构的寄生位移。基于伪刚体模型和拉格朗日原理对机构进行了动力学建模,综合行程和固有频率性能优化了机构参数并进行了有限元仿真和实验验证。机构等效刚度和固有频率的理论模型和有限元仿真结果误差分别为6.4%和1.6%,验证了理论模型的有效性。实验结果进一步表明,所设计的快刀伺服机构可实现100μm的输出行程同时具有730 Hz的固有频率,验证了所设计机构用于快刀伺服加工的有效性。系统的闭环跟踪实验也验证了系统良好的跟踪性能。

结构杠杆式主动调谐质量阻尼器的新控制策略

基于杠杆式调谐质量阻尼器(LT-TMD)的概念,提出了杠杆式主动调谐质量阻尼器(LT-ATMD)的控制策略.利用导出的LT-ATMD结构系统的动力放大系数解析式,讨论了LT-ATMD的动力特性(包括冲程).数值结果表明,驱动器设置于质量块处LT-ATMD和ATMD具有近似相等的最优阻尼比、调谐频率比、控制效果和冲程.驱动器设置于质量块处LT-ATMD的冲程略大于LT-TMD的冲程,但能明显地提高LT-TMD的控制效果.与ATMD相比,驱动器设置于质量块处LT-ATMD的关键优点是通过移动支撑的位置可以限制弹簧的静力和动力伸长而保持其性能(包括冲程)不变.

水运工程船载智能化固结仪的研发与应用

在水运工程勘察中,固结试验是常用测定土的压缩性参数的室内试验方法,也是研究土的强度及结构关系的重要手段。固结仪是室内土工固结试验的主要仪器设备。在分析国内外现有固结试验设备性能的基础上,针对现有固结仪体积大、噪声大、抗晃动性能差、智能化程度低、不适用于水运工程船载实验室使用等问题,研发了一套已获得实用新型专利的船载智能化固结仪。试验表明:该仪器不仅性能稳定、量测精度高,且具有结构简单、操作简便、智能化程度高、船载性能优越等特点。新型船载智能化固结仪具有广阔的市场应用前景,特别适用于移动类的土工实验室。

杠杆式多重调谐质量阻尼器的动力特性

研究了由许多刚度和阻尼保持为常量且频率呈线性分布的杠杆式TMD形成的杠杆式MTMD(LT MTMD)的动力特性 .基于建立的结构 LT MTMD系统的传递函数 ,导出了设置LT MTMD结构的动力放大系数 (DMF)解析表达式 .于是LT MTMD的优化准则可定义为最大动力放大系数的最小值的最小化 (Min .Min.Max.DMF) .通过最优搜寻可得到LT MTMD的最优频率间隔、平均阻尼比、调谐频率比和相应的Min.Min .Max.DMF值 .研究了LT MTMD中刚性支撑杆位置的改变对LT MTMD动力特性的影响 .

二级杠杆式微牛级微力发生机构

针对力传感器标定系统难以精确加载微牛级微力的现状,设计了一种二级杠杆式微力发生机构。首先,在比较了常用柔性铰链精度性能的基础上,介绍了微力发生机构的工作原理。然后,在考虑杆件变形和柔性铰链中心偏转的基础上,分析了各级杠杆和各柔性铰链的受力和能量传递情况,推导了二级杠杆式微力发生机构力缩小倍数的理论计算方法,并以实现某一力缩小倍数为设计目标,据此提出了微力发生机构的优化设计方法。接着,进行有限元仿真分析,得到了不同输入力下的力值响应特性。最后搭建了微力发生机构的性能实验测试平台。结果表明,有限元分析、实验结果与理论力值间的最大误差分别为5.501%和7.391%,实验非线性误差为2.89%,可实现0～500μN的微力加载。认为力缩小倍数满足设计要求,验证了采用该优化设计方法准确设计二级杠杆式力柔顺机构、提高微力加载精度的有效性。

分层次递进式物理实验教学新模式的实践

落实与实践大学物理实验课程基本要求,积极优化课程结构,改进物理实验课程对人才的培养模式,是培养学生实验与创新能力、保障课程培养质量的重要前提.以《理工科类大学物理实验课程教学基本要求》为指导,我们提出了分层次递进式的实验课程教学新模式,经多年实践证明,该模式有利于激发学生的实验兴趣和拓展实验研究个性,满足不同层次、不同专业学生对实验能力和创新能力培养的需要,为全面提升物理实验课程在人才培养中的作用和地位发挥了积极的作用.

杠杆放大型直动式压电伺服阀动态特性

提出一种基于杠杆放大原理的直动式压电伺服阀。该阀采用大行程的压电叠堆作为驱动元件,经杠杆放大后的位移直接驱动功率级滑阀。采用解析法建立了阀芯运动机构的动力学模型,并对其进行了仿真分析。试制了杠杆放大型直动式压电伺服阀样机,并对样机的动态特性进行了试验测试。结果表明,该阀正向阶跃响应时间为0.54 ms,负向阶跃响应时间为1.08 ms,频宽约为1 kHz。新型伺服阀可以应用于振动试验台、疲劳试验台及需要快速反应的流体控制系统中,可提高系统的快速响应特性。

隔振式张紧系统对带锯条横向振动位移的影响

利用改装隔振杠杆压坨式张紧系统后的MJ3310A跑车带锯机试验,以锯轮转速、压坨重量、上下锯卡距离、树种、进料速度为因素,以带锯条横向振动位移为检验目标,根据L25(56)正交试验法设计试验,采用652U型振动信号采集和分析仪,对负载下完好带锯条在不同锯切参数水平下的横向振动位移进行采集和数据分析。根据数据分析,对安装隔振杠杆压坨式张紧系统跑车带锯机的完好带锯条横向振动位移影响的主次因素顺序是锯卡距离、压坨重量、锯轮转速、进料速度、树种。选取合理的锯切参数,以桦木为例,改装隔振杠杆压坨式张紧系统后的跑车带锯机锯切桦木时优化的锯切参数选择方案为A4B4C5E4,即锯轮转速860rpm,压坨重量95N,锯卡距离650mm,进料速度27m/min,隔振器效应明显,此时带锯条横向振动位移小,为0.483mm。

杠杆式精密棒料剪切装置的虚拟开发

设计了一种杆杆式精密剪切装置。建立了该装置的虚拟模型,通过数值分析,对若干关键零件进行了优化设计,内容包括:消除剪切间隙的装置、压板、导槽以及杠杆结构等。利用ABAQUS软件对关键部件进行了强度和刚度分析,并利用UG运动仿真模块分析了机构的运动特性。结果表明:设计的杠杆式棒料剪切装置能够实现预定的工作目标,主要部件的强度、刚度等符合工作要求。和现有装置相比,该装置具有工作稳定性好,工作效率高等特点。

基于SAP 2000的扣件式钢管脚手架门洞优化设计研究

扣件式钢管脚手架是目前国内建筑施工中应用最为广泛的脚手架形式。本文利用SAP 2000软件分别建立了铰接节点和框架节点的脚手架门洞模型,对两种不同脚手架门洞构造(上升斜杆-平行弦杆桁架构造和门式桥架构造)的受力特点进行了分析,并提出了常用构造方案中脚手架门洞处杆件轴力的优化设计方法。

舵轮勺式组合穴播器的研究设计

针对精量播种的要求,设计了舵轮勺式组合穴播器。穴播器通过舵轮与勺轮的组合,缩短了种子向下的输送距离,提高了投种精度。入土成穴器采用动定两瓣结构,非打开状态常闭。入土成穴器达到一定深度在凸轮作用力下打开,将预先从导种轮中投下的种子播入土壤。

杠杆式力标准机与称重传感器试验问题研究

称重传感器在现代电子衡器中是核心器件,对传感器进行性能试验的方法和手段,尤其是试验设备手段是保证其性能的必要条件。传统杠杆式力标准机作为一种重要的试验设备手段,一直以来,它的工作效率(加载时间)、设备一次性投入(造价)和准确度等现状,严重影响了使用者的信心。实验研究表明,应用了新技术和先进技术与理念的新型杠杆式力标准机,上述三项性能指标与其它任何形式的力标准机相比,具有更好的效果,完全可以满足称重传感器的负荷特性、蠕变特性、温湿度特性等性能试验的需要。