基于改进NSGA-Ⅱ算法的RV减速器参数多目标优化研究

旋转矢量(RV)减速器是工业机器人核心部件,对于机器人的性能起到关键作用。针对提升RV减速器综合性能的问题,从优化传动压力角的相关参数出发,对其结构参数(摆线轮齿数、短幅系数、针径系数、摆线轮宽度等)的多目标优化设计进行了研究。首先,研究了摆线轮平均压力角、传动效率和传动机构体积三者的相关参数之间的关系;然后,以此为优化目标,在摆线轮标准齿廓方程的基础上建立了多目标优化数学模型(该模型采用了基于非支配占优排序遗传学算法(NSGA-Ⅱ)改进了交叉算子系数生成的改进NSGA-Ⅱ算法);通过模型求解得到了帕累托最优解集,根据模糊集合理论的相关方法选取了最优解;最后,以某公司220-BX型RV减速器为例,进行了优化设计,建立了3D模型后进行了有限元分析,并加工出实验样机,进行了传动效率对比实验。实验结果表明:摆线轮平均压力角减小了7.19%,体积减小了11.1%,传动效率提高了4.9%。研究结果表明:该模型交互性强,能提高设计效率并节省设计开销,可为实际RV减速器工程优化设计提供参考。

铁路隧道TBM破碎岩石机理及破岩力影响因素研究

为了解决TBM盘形滚刀破碎的问题,提高滚刀的破岩效率,以新建兰州至重庆铁路西秦岭隧道作为研究案例,通过数学物理方法求解滚刀在岩体受压破坏阶段和剪切破坏阶段的破岩力,并分析滚刀几何参数和岩体力学参数对破岩力的影响。研究结果表明,不同刀刃半角的盘形滚刀破岩力随贯入度均呈现明显的非线性增加后趋于收敛的趋势,盘形滚刀破岩力随着刀刃半角的增加而增加,刀刃半角超过12°时,滚刀破岩力急剧增加;在刀盘每转贯入度<2 mm时,盘形滚刀的破岩力随贯入度增加呈非线性增加,而刀盘每转贯入度≥2 mm后,则呈线性增加;内聚力对盘形滚刀破岩力的影响与内摩擦角规律一致。

新型曲线槽V带传动的实验研究

对新型曲线槽Ｖ带传动的传动性能进行了实验研究，并与普通Ｖ带传动进行了对比；验证了曲线槽Ｖ带传动可使临界打滑点后移，较大地提高了带传动的承载能力。

基于离散元法的番茄秸秆立式螺旋混合机理

对番茄秸秆碎料的本征参数和接触参数进行测定,以物料自然休止角为判断依据,通过正交试验法标定离散元仿真参数组合,并分别进行仿真试验和样机试验,分析发现:桶内物料颗粒宏观上为对流混合过程;物料颗粒与叶片表面法向方向形成一定角度做发散运动,距离叶片越远,颗粒速度越小;上下叶片之间存在很多湍流区域,无明显直径方向上扩散运动过程;叶片转速提高、螺距增大、填充高度降低都有利于物料混合均匀,揭示的高效混合机理为后期设备的开发与优化提供理论基础.

偏置直动推杆渐开线凸轮机构的研究

分析了偏置直动推杆渐开线凸轮的运动特性和动力学特性,推导了渐开线凸轮的推程效率和各点接触应力,并对一般渐开线凸轮轮廓曲线进行了修正,从而为渐开线凸轮机构的应用开拓了新的思路。

注采角度变化对驱油效率和微观剩余油的影响

为了深入探究油藏条件(60℃)下水驱油开发过程中注采角度改变对驱油效率和微观剩余油的影响,文中利用微观可视化渗流物理模拟系统,真实模拟不同注采角度水驱油过程,定量和定性研究了改变注采角度对驱油效率和各类微观剩余油的影响。结果表明:注采角度的改变打破了原始渗流场压力平衡状态,使各类微观剩余油重新被动用,驱油效率显著提高,其中注采角度135°时,驱油效率提高11.69百分点,效果最佳;改变注采角度还可有效改变微观剩余油类型,将大量簇状和柱状剩余油转变为膜状和孤岛状剩余油,从而促进各类微观剩余油的剥离与渗流,大幅提高驱油效率。研究结果为油气田优选注采方向提供了技术支持和理论指导。

评价机构传动质量的新方法—当量压力角法

对压力角和传动角作为衡量机构传动质量的不足进行了分析,提出采用当量压力角的合理性与实际意义.

PDC切削齿破碎干热岩数值模拟

开采干热岩地热资源大多都需要在硬度大、研磨性强、可钻性差、温度高的地层中钻井,PDC钻头的合理布齿是提高破岩效率的关键。为了给干热岩钻井用PDC钻头的设计提供参考,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的强度准则,建立了PDC切削齿动态破岩的三维数值仿真模型,研究了60 MPa围压条件下切削深度、温度、后倾角、切削速度对PDC切削齿破岩效率的影响以及影响机理。研究结果表明:①PDC切削齿以0.5 m/s的速度切削岩石,PDC切削齿(后倾角5°～25°)的破岩比功随切削深度的增加而减小,随温度的增加呈现出先增大后减小的趋势,临界温度为200℃;②PDC切削齿以0.5 m/s切削速度切削岩石,PDC齿(切削深度1～3 mm)的破岩比功随后倾角增加呈现出先减小后增大的趋势,最优破岩后倾角为20°;③岩石温度处于20～300℃的范围内,PDC齿以后倾角5°进行破岩,破岩比功随切削速度的增加而增大,任意切削速度下,破岩比功随切削深度的增加而减小。结论认为:在干热岩钻井中,采用浅内锥、大冠顶、长外锥的钻头外形结构,增加冠顶处布齿密度、降低中心处布齿密度、20°后倾角,可以释放岩石围压、均匀切削齿磨损、增加切削深度、降低破岩比功、提高钻井效率。

智能化振动压路机动力学建模及参数优化

为了能够使智能化振动压路机在不同的压实阶段下进行最有效的压实作业，通过建立连耦工况下“振动轮一土体”四自由度动力学模型，分析得到了不同工作参数与振动轮及机架位移之间的关系，采用计算得到的模拟参数进行优化，得到了压实度最大且不引起跳振时的激振频率和激振角度，为振动压路机在各压实阶段下参数的优选提供数值依据。数据表明：随着土体状况的变化，压路机的激振频率保持在土体2阶固有频率的1．29—1．39倍范围内作业时．土体压实度达到最大值。

三环内平动齿轮减速器性能测试系统的研究

以某三环内平动齿轮减速器性能测试系统为研究对象,阐述其机械效率和角度传递误差的测试原理和试验方法,介绍该测试系统的硬件试验台的组成,并利用Lab VIEW平台设计了测试系统的数据采集软件。该测试系统充分利用了计算机的处理能力,以较低的硬件成本实现了高精度测试,为三环内平动齿轮减速器的性能研究和优化改进提供参考。

单缸发动机曲柄连杆机构惯性力参数调整研究

主轴倾角和不平衡率是控制曲柄连杆机构惯性力对发动机振动影响的两个重要参数。分析了曲柄连杆机构惯性力参数主轴倾角和不平衡率的计算方法,给出了主轴倾角、一阶最大惯性力和一阶最小惯性力在不同合成旋转质量偏置角度范围内的数学表达式;讨论了主轴倾角和不平衡率随旋转质量与往复质量比值以及合成旋转质量偏置角度变化的关系;通过软件分析与计算,以在曲柄连杆机构曲柄轴上钻孔去重的方式调整了主轴倾角和不平衡率。为曲柄连杆机构惯性力参数设计和实验调整提供了技术参考。

2K-H针摆行星传动机械效率的数学建模

为解决汽车座椅调角器自锁性能不稳定的问题,研究具有齿侧间隙的一齿差2K-H摆线针轮行星传动的正、逆传动机械效率的计算方法。通过对该行星机构的转化机构实际啮合传动过程的力学分析,建立转化机构瞬时效率和平均效率计算的精确数学模型。利用该模型所求出的转化机构效率计算了2K-H行星轮系的机械效率,并开发效率计算的应用程序。调角器产品的效率计算和试验测试结果证明该模型的正确性。运用该程序,还研究机械效率与各运动学参数及结构参数之间的关系,得出增加摩擦因数、减小偏距、减小两针轮齿数差、增加同时啮合轮齿对数及改变作用力分布,改变双片摆轮中心的初始相对转角均可以提高自锁性能的结论,并用以指导汽车座椅调角器自锁性能的改进。该数学模型的建立能够为进一步研究一定加工精度下2K-H摆线针轮的传动效率、机构的优化设计和齿廓修形后的传动性能提供理论基础。

对曲柄摇杆急回机构传力性能指标的新探讨

通过分析,指出现有的以机构最小传动角为传力性能指标评价曲柄摇杆机构的方法的不合理性,认为要使机构获得最佳的传力性能,应在满足机构工作行程最小传动角不小于许用传动角的情况下,使机构的最小机械效益达到最大。为此提出了机构工作行程最小传动角的确定和最小机械效益的计算方法,给出了按综合传力性能指标设计曲柄摇杆机构的实际例子。

基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律

提出了一种基于免疫粒子群优化的CMAC反演超机动控制律设计方法。推导并建立了具有大迎角特性的飞机六自由度非线性模型并与发动机模型进行综合。对飞机非线性模型进行重新构建,利用反演方法,通过逐步迭代设计Lypaunov函数并采用CMAC神经网络逼近系统的不确定性形成虚拟的控制输入量,在实现超机动非线性飞行控制律设计的同时对模型不确定性进行自适应补偿。为了提高控制性能与设计效率,将免疫调节机制、粒子群算法与反演控制结合,对控制器参数进行优化设计,形成了基于免疫粒子群优化的反演超机动飞行控制律设计方法。超机动数字仿真结果表明:所设计的超机动飞行控制律能够实现大迎角控制,并具有优异的大迎角机动控制性能。

基于模糊逻辑方法的涵道风扇飞行器非定常气动力建模及应用

为研究涵道风扇飞行器过渡阶段飞行特性,使用CFD方法,通过叶素理论和滑移网格技术,求解涵道风扇飞行器定常状态气动力及俯仰非定常状态气动力,并计算了升降舵偏角对气动力的影响。将CFD计算数据作为训练样本,使用模糊逻辑方法建立了涵道风扇飞行器纵向非定常气动力模型,该模型考虑了涵道风扇飞行器俯仰运动时的非定常效应及气动力与发动机转速的耦合效应,对涵道风扇飞行器非定常气动力具有较高精度的描述。使用该模型求解涵道风扇飞行器六自由度方程,进行时域仿真,仿真结果表明涵道风扇飞行器高度和速度的指令跟踪性能良好,低速飞行性能良好,过渡阶段姿态稳定。

基于CFD的海洋能捕获机构的叶片特性分析

为推进海洋可再生能源的发展与利用,提高海洋能捕获机构的效率,以水平轴式海洋能捕获机构为对象,结合计算流体力学原理,利用RNG k-ε来模拟机构流场的湍流流动,给出了机构有限元网格划分方式,通过计算机仿真模拟分析优化机构叶片布置数量。在此基础上,以不同来流攻角方向对机构叶片特性进行分析,分析了不同攻角情况下的流场状态,给出了攻角变化范围,并讨论给出了分析结果。

曲柄摇杆机构结构多体运动学分析及其优化

为了实现对曲柄摇杆机构优化,文中运用矢量解析法建立了曲柄摇杆机构的数学模型,对其进行理论运动学分析,运用动力学仿真软件ADAMS的参数化建模建立曲柄摇杆机构的物理模型并进行运动仿真分析,验证模型的正确性.结果表明:通过优化设计,获得了满足目标的最佳模型,使原来曲柄摇杆机构的压力角从15.813 8°减小到了12.457 0°,提高了曲柄摇杆机构行程的机械效率.

直动从动件凸轮许用压力角的研究

为了保证凸轮机构具有良好的结构性能和运动性能,必须正确选择和合理确定机构许用压力角。本文通过建立平面直动从动件凸轮机构力学模型,对其进行受力分析及推导计算。通过凸轮机械效率和压力角之间关系的研究,得到了机械效率随着压力角的真实变化规律。提出许用压力角应该与机构的摩擦状态有关,指出传统的方法确定凸轮压力角的不精确性。

空间投梭凸轮机构效率及动力优化设计的研究

本文研究丝织机中投梭机构的空间投梭凸轮机构,导出了实用的效率计算式,并根据机构实际工作情况,提出以效率最高及投梭阻力最大时,压力角最小,为双目标函数的机构动力优化设计数学模型。文末给出计算实例。

煤矿井下输送带运输触控喷雾除尘技术研究与应用

为解决煤矿井下带式输送机输送带运输造成的粉尘浓度超标问题,提出了输送带运输触控喷雾除尘方法。以红柳林煤矿25211综采工作面运输巷为研究对象,进行了带式输送机输送带触控喷雾系统的现场应用与效果测试。结果表明:触控喷雾系统效果良好,开启后各测点的粉尘浓度均有明显下降。但由于触控喷雾系统覆盖范围有限,随着距离的增加总尘和呼尘浓度虽相比未开启设备时有所降低,但除尘效率有所下降,直至粉尘浓度超过容许浓度。因此,需要在运输巷中架设多台触控喷雾系统才能满足整条巷道带式输送机输送带运输扬尘的除尘需求。