机械运动整流发电机电磁性能分析与实验研究

针对双向机械能发电时转子频繁换向而带来能量损失的问题,机械运动整流永磁发电机结合行星传动,可以实现双向输入机械能到转子单向输出发电的过程。为了研究该发电机的电磁性能,建立了其电磁结构仿真模型,得到其空载电动势、气隙磁密以及负载状态运行下的电磁性能。加工研制一台实验样机,并搭建该发电机的电磁性能测试平台,该发电机的实测电磁性能与仿真结果基本一致,验证了该发电机电磁结构的合理性和有限元仿真模型的有效性。

网络平台在高等学校基础实验室建设中的应用

在讨论高等学校实验室建设过程中网络平台作用的基础上,提出了实验室网络平台的基本结构和功能要求,据此建立了机械基础实验中心网络平台。运行实践表明,采用现代、科学、规范的网络平台管理实验室不仅给教师和学生带来了极大的方便,提升了实验管理水平和工作效率,而且为实验室全面开放提供了必要条件。

机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验中心建设

天津工业大学机械基础及纺织装备设计虚拟仿真实验教学中心开展了高速度、高精度、低扭矩,体积大、操作复杂的纺织机械的虚拟仿真实验教学,建立了安全可靠、可视化、低消耗的虚拟仿真实验教学平台。中心充分利用学科优势和行业特色,将尖端的科研成果转化为教学案例,通过虚拟仿真的形式展现给学生,开拓其视野、提升其知识结构、激发其科研创新能力。同时,结合机械工程专业的特点和人才培养定位,通过高校与企业共建产学研的实践教学平台,构建了教学、科研与生产实习相衔接的实践教学体系。

机电集成超磁致驱动系统转矩特性研究

针对传统驱动系统尺寸大和输出转矩小的问题,提出一种结构紧凑、驱动效率高且能够减速增矩的机电集成超磁致驱动系统.基于该驱动系统的结构原理,由超磁致伸缩材料的本构方程建立了其电磁驱动部分的静力学方程,得到了该驱动部分的输出位移和作用力;根据活齿与动定双盘的驱动关系,建立了活齿在空间的受力模型,由活齿和动盘在传动面内的受力平衡方程得到各活齿受到的力,进而推导出活齿架受力和该集成驱动系统的输出转矩;分析了活齿受力和输出转矩的变化规律,并讨论了驱动电流和关键结构参数对该集成驱动系统输出力矩的影响规律.结果表明,动盘轨道偏心距对输出转矩的影响较大.

单边双针双线摆动缝合轨迹设计及实验验证

针对单边双针双线缝合头插刺机构无法缝制3 mm以上厚度预制体的问题,提出一种不对称的8字形运动轨迹并对插刺机构的运动轨迹进行了设计。首先,基于单边双针双线缝合工艺对插刺机构运动学进行分析,确定摆动插刺机构各构件的尺寸;其次,在ADAMS中构建机构模型并进行轨迹分析;最后,通过实验样机进行缝合实验。实验结果表明,设计的缝合机构可将实际缝合厚度不足3 mm提高到8 mm,并在缝合过程中形成稳定线环,验证了不对称8字形缝合工艺及摆动插刺机构的可靠性。

现代纺纱生产物料运输方式应用研究进展

为了更好地促进纺织设备自动化和纺纱物料运输智能化的发展,解决目前纺纱车间各工序物料运输方式成本高、效率低、灵活性差等问题,分析了目前纺纱物料运输方式的应用和研究现状,讨论了各纺纱工序间主要的物料运输方式,包括管道运输、轨道式运输、AGV运输和多方式协同运输的原理及特点,阐述了4种运输方式在适用性、成本、工作环境要求和运输效率等方面的优劣,并对各方式的不足之处提出了相应的改进方法。总结展望了未来纺纱车间各工序物料运输方式的发展趋势。认为AGV智能物流运输方式适用范围广泛、成本低、能耗低,运输精度高、效率高,具有更广阔的应用前景。

2.5D C/SiC复合材料铣削材料去除的实验研究

为了探究2.5D C/SiC复合材料铣削加工的材料去除特性,分别选用端铣刀和鱼鳞铣刀对2.5D C/SiC复合材料开展普通铣削和超声振动辅助铣削实验。分析了四种铣削工况下切削力、切削温度的变化规律,研究了0°、90°和z向针刺纤维的去除特性。结果表明,相比于传统端铣刀和普通铣削,鱼鳞铣刀和超声振动辅助铣削分别可以显著地降低切削力和切削温度。超声振动辅助铣削可以使纤维的整体去除变为破碎去除,减小表面缺陷。鱼鳞铣刀和超声振动辅助铣削的组合工艺方式可以较大程度地降低表面缺陷、切削力和切削温度,提高工件表面质量,为2.5D C/SiC复合材料低损伤铣削提供了可行性。

激光粒度分析仪的关键技术及研究进展

激光粒度仪采用光散射原理测量颗粒的尺寸及其分布,可实现从亚纳米到微米测量范围的全覆盖。针对激光粒度仪的研究与应用热点,对光散射理论、测量技术、分形理论和传感器的优化设计等方面进行了深入的文献研究。阐述了静态光散射法和动态光散射法的原理及其适用条件;总结了国内外激光粒度测试技术研究的进展;分析了主要激光粒度仪产品的关键技术和性能指标。研究结果表明,激光粒度分析仪设计的关键技术是光学对中技术、激光检测器的优化设计及仪器校准技术、样品分散技术;激光粒度仪的发展趋势是测量准确度的提高、复杂信号的处理能力的增强,仪器设计的智能化和模块化水平的提高;最后指出了我国国产激光粒度检测仪发展的三大优势。

全位置MAG焊缝成形控制技术及研究进展

全位置焊在石油化工、管道等行业中的应用日益广泛,提高其焊接效率具有重要的现实意义。针对目前全位置焊存在的问题以及所采取的应对措施,对全位置高效化焊接控制策略——熔池快速凝固控制策略和熔池稳定成形控制策略进行了归纳总结,分别回顾了其研究应用发展史,并对各自的优缺点进行了分析。对磁控技术在全位置焊中的应用进行了阐述,提出在全位置焊中利用外加高频交变磁场产生电涡流力,可用于抵消熔池重力作用,抑制金属流淌,对于实现全位置高效化焊接具有积极意义。

碳纤维多层角联机织装备的集成设计

针对碳纤维多层角联织物的特殊要求,运用三维建模及虚拟样机模拟仿真,优化零部件设计和动力学性能,研制了一套碳纤维多层角联机织装备。设计的30层多经轴张力补偿送经系统适用于不同织造工艺要求;电子提花与多臂复合式开口装置,实现了多层经纱三位置开口;引纬机构采用自动寻口技术,解决了一套机构对应高低不同梭口的逐层引纬问题;打纬机构可实现逐层、多层一次及多次重复打纬,解决了打纬对经向碳纤维磨损及织物纬密的问题。研究成果可降低碳纤维织物的制造成本,并为碳纤维复合材料骨架织造技术提供了机织装备解决方案。

立体织物整体穿刺钢针阵列布放装置研制及实验验证

针对立体织物整体穿刺钢针阵列大量超长,穿刺钢针由人工布放的不足,设计了适用于钢针阵列自动化布放的穿刺模板工装,研制了用于立体织物整体穿刺钢针阵列布放的装置。这种装置由高重复定位精度水平移动平台、机身、钢针存储及施放机构等组成,通过红光十字激光器对穿刺模板等距密排精密微小孔进行定位。控制系统采用触摸屏为人机交互界面,运用具有多路脉冲输出的PLC控制移动平台的伺服电动机和钢针施放机构的闭环步进电动机,以保证整体穿刺钢针阵列布放工作可靠、持续进行。为验证整体穿刺钢针阵列布放装置工作原理的可行性,进行了T形截面整体穿刺钢针阵列的布放实验,结果表明布放装置原理可行,工作可靠。

飞机叶片焊接修复中的三维测量重构技术

提出一种基于NURBS理论的叶片点云处理和曲面重构的方法.飞机涡轮叶片是结构、气动、强度等多学科优化设计的结果,其外形为复杂的自由参数曲面.用最小二乘法将拓扑后的点云局部曲面拟合对异常点去噪,依据曲率阈值点云分割.将双三次Coons的B-spline形式曲面作为基面,散乱点云无约束曲面逼近,利用优化理论迭代得到曲面控制点从而确定B-spline曲面方程.根据NURBS理论对曲面拼接修剪,复原磨损叶片的三维模型,为后续的焊接修复提供精确三维模型.

复杂结构薄壁件电弧增材制造离线编程技术

将增材制造技术和弧焊机器人技术相结合,对复杂薄壁件进行电弧增材制造技术研究.首先在传统的分层方法的基础上,对成形过程中高度变化的几何模型进行预测并分析,再通过机器人的离线编程与轨迹规划技术,实现成形轨迹的自动提取.进一步利用圆弧离散局部逼近算法,对复杂薄壁件的切片截面进行微分,计算出四元数矩阵,实现焊枪位姿自动调整;并对焊接工艺进行改良,保证成形质量.最后通过焊制部分薄壁件进行试验验证.结果表明,薄壁件成形质量良好,预测尺寸与实际成形尺寸误差不超过1 mm.

复合材料单边缝合机械手线迹稳定成型技术研究

单边缝合技术作为一种新的复合材料预制件加工方法能够克服传统缝合设备无法加工三维空间复杂形状大型结构件的缺陷。为了实现缝合线迹的稳定成型,避免单边缝合机械手系统在缝制加工过程中出现跳针,断线及线迹松弛等问题,在分析单边缝合机械手系统的工作原理基础上,提出一种控制缝线供需平衡以保证缝合线迹稳定成型的思想,通过分析缝合机构的运动规律,建立针对于单边缝合技术的缝线瞬时需线量分析模型,同时从挑线机构运动规律及缝线线道设计方面给出相应的供线量模型,并提出单边缝合线迹稳定成型条件。通过算例分析验证了模型的合理性与可行性,缝合试验结果表明所提出的方法可用于单边缝合机械手系统的线迹稳定成型控制,也为同类缝制设备的研制提供了理论参考。

预浸带铺放过程温度场动态仿真与实验研究

为了测量铺放过程中粘合点温度峰值和复合材料的温度场分布,构建了基于Lab VIEW的温度场在线测量系统。实验中预浸带铺放5层,热风枪稳定温度为200℃。实验结果表明,随着铺放过程的进行,每一层预浸带的温度曲线都出现多个峰值,且峰值逐渐降低,其中第1个峰值即为粘合点温度,平均分别为80.1、91.4、101.3、113、108.3℃,比较可知,各层预浸带粘合点温度逐渐升高。同时,建立了预浸带铺放温度场有限元模型,利用ANSYS中的生死单元以及循环加载技术模拟了预浸带动态铺放过程。有限元模拟结果中的粘合点温度分别为71.8、96.2、104.3、107.9、105.3℃,与实验结果相比误差可控制在10%以内,且粘合点温度越高,其准确性越好。

薄板焊接变形中频感应矫正技术

目前针对船舶上层建筑中的薄板焊接变形矫正主要采用火焰矫正法,但此种方法效率低、操作安全性差,且难以实现自动化.为了更好地实现薄钢板焊接变形感应热矫正的自动化控制,提高矫正过程的精度,本文采用COMSOL Multiphysics仿真软件对尺寸参数为1000 mm×600 mm×6 mm的薄钢板进行多物理场非线性耦合模拟,采用数值仿真分析方法分析了感应热矫正中温度场分布及应力变形规律,探究电参数对温度场及矫正效果的影响,同时进行了船用薄钢板中频感应矫正试验.结果表明:线圈电流频率及电流强度的增加可以有效提高薄板温升速率,改善热矫正效果.综合考虑操作安全性、感应电源负载等因素,制定了薄板焊接变形感应热矫正的电参数选择方案:当电流强度为110~120 A,电流频率为7 kHz时,可以得到较好的加热与矫正效果。

超环面机电传动的结构参数及电磁啮合分析

介绍了超环面机电传动的结构及其驱动原理和特点。通过分析该传动的传动关系,得到了环面外定子齿数与蜗杆内定子磁极对数的关系,讨论了不同极对数和传动比下行星轮的安装个数,完成了该传动的初步设计。通过对内外定子与行星轮的电磁啮合进行分析,得到了主要结构参数对它的影响规律。研究结果为该传动的加工制造和进一步研究该传动的性能提供了理论依据。

基于锤击法的复合材料层合板振动理论及实验模态分析

基于实验模态分析理论,构建了复合材料层合板的模态实验理论及测试系统。首先制备了150mm!80 mm!3.75 mm的碳纤维复合材料层合板,通过DH5922N动态数据采集仪提取了加速度传感器以及力锤所感应到的频响函数及激励信号。将频响函数导入DHDAS动态信号分析系统后获得复合材料层合板一阶及二阶固有频率分别为323.103和656.180 Hz,并测得对应频率下的各测点振型。结果表明,利用本文所提出的实验理论及所用设备可精确提取复合材料层合板的模态信息。

预浸带铺放过程温度场动态仿真与实验研究

为了测量铺放过程中粘合点温度峰值和复合材料的温度场分布，构建了基于LabVIEW的温度场在线测量系统。实验中预浸带铺放5层，热风枪稳定温度为200℃。实验结果表明，随着铺放过程的进行，每一层预浸带的温度曲线都出现多个峰值，且峰值逐渐降低，其中第1个峰值即为粘合点温度，平均分别为80．1、91．4、101．3、113、108．3℃。由比较可知，各层预浸带粘合点温度逐渐升高。同时，建立了预浸带铺放温度场有限元模型，利用ANSYS中的生死单元以及循环加载技术，模拟了预浸带动态铺放过程。有限元模拟结果中的粘合点温度分别为71．8、96．2、104．3、107．9、105．3℃，与实验结果相比，误差可控制在10％以内，且粘合点温度越高，其准确性越好。

芯片封装中铜丝键合技术的研究进展

铜线具有优良的机械、电、热性能,用其代替金线可以缩小焊接间距、提高芯片频率和可靠性。介绍了引线键合工艺的概念、基本形式和工艺参数;针对铜丝易氧化的特性指出,焊接时必须采用特殊的防氧化工艺,以改善其焊接性能;最后对铜丝键合可靠性及主要失效模式进行了分析。