振荡浮子式波能装置的功率计算分析及参数设计

波浪能是重要的可再生资源之一,提高波浪能装置的能量捕获率是波浪能规模化利用的关键。本文对波浪能的能量转换装置进行了研究,针对装置于不同摇荡条件下的最大平均输出功率、最优阻尼系数及相关参数进行演化分析及求解。利用牛顿定律及质心系、转动惯量等建立二自由度、四自由度波浪能转换装置耦合运动模型,基于时间离散化的差分原理求解,同时采用模拟退火算法降低时间复杂度,提出了改良的粒子群算法,得到较为准确的结果,为实际工程中波浪能的高效采集提供思路和途径。

基于Kriging模型的纵扭复合超声振动加工系统设计

将纵扭复合超声振动应用在加工刀具在切削难加工材料时,可改善工件表面质量和提高加工效率。为了使斜槽式纵扭复合超声振动系统的谐振频率和纵扭转换率达到平衡,对斜槽结构参数(长度、宽度、深度、角度和位置)进行优化设计。运用SolidWorks和Ansys Workbench建立参数化仿真过程,采用最优空间填充设计(OSF)进行试验设计,利用自适应细化的方法提高模型的精度,并结合仿真值来验证Kriging模型的模拟值。通过多目标遗传算法(MOGA)的全局搜索,实现在超声电源频率内(20kHz)输出较大的扭转振幅,进而对优化设计后的纵扭复合超声振动系统进行阻抗和振幅测试,验证了Kriging响应面模型的有效性。

粗细端截面比对阶梯形变幅杆谐振频率的影响

文章研究了粗细端截面比对阶梯形变幅杆谐振频率的影响.通过对粗细端等长和不等长阶梯形变幅杆谐振 频率的测量,找出了两组变幅杆谐振频率的降低系数β随粗细端面积比N2的对数lnN2的变化规律,分析了不同 阶数振动的频率变化特点,为阶梯形变幅杆的研究和具体设计提供了一定依据。

高频激振作用下的塑性变形实验装置的设计

为了研究高频激振对金属塑性变形行为的具体作用,采用理论解析和有限元动力学分析方法设计、制造了一套由超声波发生器、换能器、变幅杆以及支架等构成的装置,可用于不同振幅的超声波附近的高频激振作用下的单向拉伸、压缩或其他一些金属振动塑性成形实验。利用阻抗分析仪和多普勒激光测振仪对装置进行了电谐振和机械谐振测试。测试和应用结果表明:该装置能够满足不同振幅下超声波附近高频激振下的金属单向拉伸、压缩等实验要求。

超声波扭转振动镗孔装置设计

根据分离型振动切削原理设计了一种振动频率为20·7kHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可对精密深孔进行超声振动镗削。

基于极点配置方法的扭转振动装置控制器设计

扭转振动装置是一个高性能的多功能平台,通过不同的配置方式,可以模拟许多实际物理对象,例如机床、汽车、航天器等。以扭转振动装置为研究对象,介绍了系统的组成,推导了其等价的双自由度数学模型。使用了极点配置控制方法,设计了相应的控制器参数,并进行了仿真实验,得到的仿真曲线验证了控制器的效果。

超声振动切削中的自动调谐技术研究

在超声振动切削中 ,由于系统的发热及加工负载的变化 ,机械谐振系统的谐振频率会在较大范围内发生变化 .若超声波电源的工作频率不能自动跟踪机械系统的谐振频率 ,超声振动切削就无法持续稳定地进行 .为了解决上述问题 ,分析了超声振动切削系统的组成 ,剖析了系统中超声换能器的电阻抗特性 ,提出了根据换能器中电压和电流的相位差来调整超声波电源工作频率的自动调谐方法 ,并设计了相应的自动调谐系统 .试验结果表明 :该自动调谐方法在加工条件变化的情况下能使切削系统始终工作在谐振状态 ,实现连续稳定的振动切削 .

一种新型杆式行波型超声电机的研究

以提高新型杆式超声电机转速、负载能力和能量转换效率为目标 ,对电机定子、转子的结构和接触模型进行了研究。以有限元分析计算为基础提出了新的电机定子结构 ,使定子在定子、转子接触面处的振幅加大 ;提出并应用了柔性转子的概念 ,使定子、转子在接触面上的径向相对滑动大为减小。用实验方法对电机机械性能进行了测试和分析 ,得出电机定子 (兰杰文振子 )的预压力以 2 0 0 0N左右为佳 ,定、转子间最佳的预压力 35N。实测工作频率为 38.7kHz时 ,无负载转速为 2 2 5r/min ,堵转力矩为 4 2N·m 。

列车车体扭转振动灵敏度分析

首先介绍了灵敏度分析的基本原理,然后基于一维波动方程,导出了标准梁的扭转振动频率方程,结合列车车体中空薄壁型腔截面的特点,根据不同位置的截面特性,将车体分成多段等截面梁,以获取不同车体分段的截面信息。运用刚度串联原理,引入与车体结构特征密切相关的修正系数,得到车体的一阶扭转振动频率方程。以某型高速列车为例,公式的解析计算结果与有限元结果的误差为-2.036%,在工程误差要求范围内。最后,以该解析公式为依据,选取了车体的8组设计参数对车体进行了灵敏度分析,并得到了对车体扭转振动频率影响较大的4组设计参数,为列车车体设计相关工作提供了设计参考依据。

行波超声波电动机“跑道”形压电振子的模态分析

研究超声物料输送装置的压电振子,其工作模态为面内弯曲振动。通过动态设计找出两个频率相等波长相差45°的弯曲振型,实现跑道形振子面内弯曲行波,使上下横梁产生微观运动,通过物料与振子间的摩擦力完成物料输送。

超声波振动器四端网络设计

从机械四端网络的分析出发,建立了超声振动器振动系统及换能器、变幅杆、振动棒的机械四端网络数学模型,分析了其频率方程和两端振速比。

超声波振动镗孔镗刀的设计

设计了一种满足超声波振动镗孔要求的镗刀。阐述了设计方法,介绍了镗刀的结构形式、刀具材料、切削刃几何参数等的选用方法,并对结构尺寸进行了计算。

E2地震作用下减隔振桥梁的抗震设计

以某减隔振桥梁为例,建立该桥的三维有限元模型,考虑桩-土相互作用的影响,并根据混凝土和钢筋的材料特性,选取适宜的动力弹塑性本构模型,同时模拟了弹塑性减隔振球型钢支座,并采用人工拟合的3条地震动时程曲线对该桥进行了E2地震作用下的弹塑性时程分析,验算该桥在E2地震作用下的强度及变形。经过详细的验算与分析,验证了本桥设计的安全性和可靠性,并为实际工程中的非规则桥梁在E2地震作用下的抗震验算提供参考依据。

基于ANSYS的径向驻波型超声波电机设计与分析

研究了一种采用径向振动的驻波型超声波电机。首先分析了电机的结构,然后利用有限元分析软件ANSYS建立定子有限元模型,基于该模型分析了压电陶瓷的结构尺寸对定子振动特性的影响,进而确定了定子的结构尺寸,并进一步分析了定子的瞬态响应特性。最后根据理论分析结果试制了样机,对样机进行了试验测试,测试结果表明,所设计的电机具有较好的输出性能。

船舶轴系扭振校准装置数值仿真及性能分析

为保证船舶轴系扭振测量数据的准确性,迫切需要研究建立扭振标准,实现对扭振测量系统的校准。针对偏心轮式扭振校准装置动力学设计的需求,开展数值仿真和性能分析。在ANSYS中建立扭振发生装置的数值仿真模型,研究扭振与电机转速的变化规律,并将所得结果与MATLAB理论计算结果相对比,验证仿真结果的准确性。基于ADAMS多刚体动力学分析,对扭振校准装置进行时域空间运算,精确模拟驱动和负载边界条件,准确反映启动过程和实际运转过程中弹簧联轴器的变形情况。研究偏心轮尺寸、弹簧联轴器刚度、阻尼系数和负载的转动惯量对扭振信号的影响,设计相应的优化方案,为扭振校准装置的设计提供理论支撑。

单振子激励的面内行波旋转超声电机原理

提出了一个单振子激励的面内行波旋转超声电机原理.该电机具有一个连接一个杆形振子的圆环形定子和两个锥形转子,锥形转子由预压力机构压在定子圆环的内边缘.杆形振子为夹心式结构,两组压电陶瓷固定在其中.一组用于激励杆的纵向振动;另一组用于激励杆的弯曲振动.有限元仿真表明:在杆的纵向振动和弯曲振动共同作用下,定子环上形成了面内行波.利用这个原理制作的样机具有如下性能:空载转速36 r/min,堵转力矩0.25 N.m,起动时间2.53 ms,关断时间3.48 ms.该型电机的定子利用了一个振子激发定子环面内行波,结构简单、紧凑,可望用于机器人关节和一些姿态调整机构的驱动.

超声波扭转振动铰孔装置

基于分离型振动切削原理,设计了一种振动频率为20.7KHz、振幅为15μm的扭转振动装置。该装置由两个纵向换能器、两个纵向变幅杆、一个扭转变幅杆和支座组成,使用时将其安装在车床上,可完成对精密小深孔的超声振动铰削。

微车传动系抗扭振惯量盘的设计优化

根据某微型车传动系布置情况,设计并试制、安装结构简单、加工方便、成本低廉、耐久性强的抗扭振惯量盘。通过安装惯量盘前后整车噪声对比试验,验证其对治理扭振引致车内轰鸣声学的有效性。进而,为优化其结构设计以减轻重量并改善内部应力状态,建立传动系扭振当量仿真模型以获取惯量盘装车状态下的受力情况,旨在为有限元结构分析提供受力边界条件。并通过与相关试验结果的对比分析,确认这一当量模型的适用性。以此为基础,采用实验设计以及响应面分析方法,找寻到质量更轻、应力更小的惯量盘尺寸设计方案。经仿真验证,其抗扭效果仍保持良好。

低速机消振装置设计与应用技术研究

以低速机的低频振动线谱控制为研究对象,采用消振原理,依据振动线谱测试数据计算低频振动峰值对应的不平衡力矩,开展消振装置探测系统、控制系统、执行器以及机械结构设计研究,针对某低速机开展消振装置的设计和优化,通过配机试验结果分析,对控制策略和结构设计进行优化和完善,试验结果表明在消振装置安装位置的关心频率振动加速度可以降低5.8 dB,其他测点消振效果更优。研究并掌握消振装置结构设计、探测系统及控制策略可靠性设计、执行器系统匹配设计以及应用技术,为低速机船舶低频振动线谱控制和实船应用提供技术支撑。

超声振动铣削复合变幅杆扭转振动特性的仿真与优化

建立了1/4波长扭转振动复合变幅杆的理论计算模型,基于该模型设计了一种用于超声振动微铣削的扭转变幅杆,并利用ANSYS有限元仿真软件对其进行了模态及谐响应分析。通过仿真分析,获得了变幅杆扭转振动时的谐振频率、变幅杆的放大系数以及von mises应力分布等。为使变幅杆谐振频率更好地满足设计要求,最后对变幅杆的结构参数进行了优化。