基于参数化直动滚子从动件盘形凸轮仿真加工研究

在直动滚子从动件盘形凸轮铣削加工中,为确定凸轮轮廓曲线形状,根据凸轮从动件的运动规律,通过解析法推导出凸轮理论轮廓极坐标和直角坐标公式,考虑到采用极坐标公式数控编程难以实施,选取直角坐标公式并结合数控机床刀具半径补偿功能,得到凸轮工作轮廓加工曲线。采用数控机床变量编程,编制盘形凸轮铣削宏程序,开发出参数化G功能指令,并通过数控仿真软件进行验证。结果表明,对于规律相同、尺寸和角度不同的凸轮加工,通过参数化编程,能有效减少凸轮轮廓曲线的复杂计算,快速得到正确的加工程序,提高生产效率。同时,通过该加工功能的开发,为更多不同从动件运动形式和规律的复杂凸轮加工功能开发打下基础、提供参考。

微穿孔型材结构隔声特性分析及影响因素探究

针对高速列车型材中低频隔声,探究了平面波激励下,在型材上面板穿孔、筋板穿孔以及上面板和筋板同时穿孔时的传声损失。基于有限元法,在COMSOL中建立了微穿孔型材有限元模型,并考虑模型声学结构的相互作用以及穿孔后的孔内黏热损耗。通过与文献结果对比,验证了建模方法和仿真模型的准确性。与未穿孔型材相比,在型材上面板穿孔以及上面板和筋板同时穿孔均在其共振频率处产生共振峰值,具有更好的隔声特性。探讨了穿孔半径、穿孔率以及穿孔面板厚度对型材隔声特性的影响。结果表明:型材共振频率随着孔径的减小和穿孔率的增加而逐渐向高频移动;随着板厚的增加,型材共振频率逐渐向低频移动。在上面板和筋板同时穿孔比仅在上面板穿孔具有更低的共振频率。

外转子导水槽对双轴颈阶梯腔滑动轴承水膜特性的影响

开设导水槽的外转子双轴颈阶梯腔滑动轴承为电子水泵径向轴承的常见结构,轴承水膜压力和承载力直接影响转子系统的稳定性和使用寿命。采用有限元方法对具有不同水槽的外转子滑动轴承水膜特性进行流体分析,获得了一定转速和偏心率下的轴承水膜压力分布规律,研究了水槽结构和槽数对水膜压力与承载力的影响。结果表明,转子内孔导水槽改变了双轴颈部位水膜压力分布,梯形截面水槽轴承具有较好的承载力。与无槽结构相比,直线导水槽使轴颈水膜周向压力曲线不光滑,转子系统承载力下降且出现周期径向波动,压力峰值随水槽数量的增加而减小。螺旋型水槽显著提升了轴承水膜压力、承载力和平稳性,但导水槽螺旋升角增至60°时,双轴颈轴向水膜压力分布出现不均衡。

钢轨快速打磨车动力学仿真研究

为研究钢轨快速打磨车服役时的动力学性能,建立了考虑打磨小车与大车、磨石与钢轨之间相互作用的钢轨快速打磨车模型,并进行动力学仿真分析,得到了该车在直线和曲线上运行时不同作业状态下的动力学性能。研究表明:钢轨快速打磨车的大车在自运行、非工作和工作状态下的临界速度分别为178 km/h、176 km/h、169 km/h,打磨小车在非工作和工作状态下的临界速度分别为145 km/h、119 km/h,均能满足80 km/h及以上的速度要求。在不同半径的曲线轨道上运行时,大车和打磨小车的曲线通过性能均随曲线半径的增大而提高,且均能满足标准要求。在不同欠超高量的曲线轨道上运行时,欠超高量越小,打磨小车在作业状态和非作业状态下的曲线通过性能越好,作业状态受欠超高量的影响相较非作业状态较小,且打磨小车的曲线通过安全性在所研究的超高范围内均能满足标准要求。

基于二自由度可调机构的新型VCR发动机运动方案设计方法的研究

针对现阶段VCR发动机的设计方法存在不完整、不透明的问题,本文提出一种基于二自由度可调机构的新型VCR发动机方案的设计方法。首先使用拓扑缩图插点法对二自由度9杆及构件数低于9的机构进行型综合,并系统地为新型VCR发动机进行机构选型。其次,根据给定的设计指标,对新型VCR发动机机构进行尺度综合,提出能同时满足机构传动角和机构整周转需求的几何计算方法,确定了二自由度可调构件位置变化与压缩比变化的函数关系,实现了压缩比范围的精确控制,为VCR发动机的创新设计提供了相应的理论依据,同时还拟定出完整的设计流程。

基于极限学习机及多姿态信息融合的步态识别

为了解决步态识别系统复杂度较高且设备较为昂贵的问题,本文设计了一种步态识别系统。通过采集安装在大腿、小腿和脚板的三个姿态传感器数据,利用时域与频域结合的多域特征方法和近邻成分分析(NCA)算法对姿态数据进行特征提取和降维,得到姿态数据的低维特征向量,使用极限学习机对低维特征向量进行分类,实现了三种步态的准确识别。实验结果表明,三种步态的识别率均达95%以上。

底辊轻量化实用设计中减重孔临界开孔率的研究及其应用

根据辊切设备的运动特性,提取了底辊的轴向转动惯量和转子质量作为轻量化评价指标。针对拓扑优化结构的不可加工问题,使用B样条曲线和多段弧线依次对原拓扑结构进行结构圆整处理,降低原轻量化结构的加工难度。针对需要深孔加工的棒状、柱状零件提出转子类结构的开孔率表征参数。通过对不同孔数、孔径、孔位置的转子开孔与其应力分布关系的研究,给出惯性载荷下转子开孔率与应力集中系数的关系式。通过粒子群优化算法对基于单级减重孔的轻量化方案进行迭代优化。结果表明:样条拟合方案减重率34.68%,性能提升率19.85%;分段曲线拟合方案减重率34.18%,性能提升率19.27%;组合孔方案减重率28.21%,性能提升率15.45%;基于目标优化的单级孔方案减重率29.28%,性能提升率16.02%。

基于逆向工程的减速器箱盖修复及3D打印应用研究

以减速器箱盖为例,研究了基于逆向工程技术及3D打印技术的减速器箱盖修复及制造方法。利用三维扫描仪对箱盖进行点云数据采集,通过Geomagic软件对点云数据进行处理及重建,基于最小凸包法对箱盖模型进行孔洞修复,构建完整的减速器箱盖的三维模型,从而3D打印出减速器箱盖实物模型。结果表明,运用逆向工程技术可以构建复杂曲面,弥补传统设计制造方法的缺陷,有效缩短工艺周期。此方法对于复杂模型的设计制造具有一定的参考意义。

基于图像识别的电梯制动轮与闸瓦间隙检测方法研究

作为电梯重要组成部分的制动器一旦发生故障,极易发生电梯冲顶或蹲底的严重事故。其中,制动轮和闸瓦之间的间隙是表征制动器是否正常工作的重要参数。本研究针对该间隙检测难题,利用工业摄像机拍摄电梯制动器工作过程中制动轮与闸瓦之间的间隙变化,基于高斯模糊处理和二值化处理方法对图像进行预处理,采用轮廓检测算法检测出制动轮和闸瓦的轮廓;采用曲率匹配的方法提取得到制动轮和闸瓦的弧形边缘;根据工业相机的内部参数和安装位置进而得到实际的间隙宽度。该方法可用于电梯制动轮与闸瓦间隙的检验检测,也可用于电梯制动器工作状况的长期远程监控,为按需维保、故障诊断、事故预测预防提供技术支持。

碳纤维复合材料车体地板长大型材粘接工艺研究及装备设计

碳纤维复合材料应用于轨道车辆车体地板结构,较铝合金车体地板减重33%。碳纤维复合材料长大型材结构采用拉挤成型工艺,连接方法以粘接为主。本文优化设计了碳纤维复合材料车体地板长大型材的榫槽粘接接头,并通过剪切拉伸试验验证了该接头形式的可靠性。在此基础上研发了一套由定位系统、控制系统、执行系统组成的柔性化粘接工艺装备,该工艺装备通过更换仿形支撑尼龙模板来实现不同车型和不同型材连接的柔性化切换,满足车体地板用碳纤维复合材料长大型材粘接工艺要求。

扭曲线路下A型地铁车辆安全性分析

为了研究轨道扭曲对A型地铁车辆动力性能的影响规律,本文利用多体动力学软件对标准120 km/h速度级A型地铁车辆进行动力学建模。基于多体动力学原理和轮轨接触理论,运用SIMPACK和MATLAB软件联合仿真,对不同参数下车辆临界速度和系统模态进行分析。在轨道扭曲线路条件下,对考虑不同轮轨匹配的车辆脱轨安全性进行校核;另外,为防止车辆运行中出现爬轨安全性问题,计算了轮重减载率和转向架回转阻尼系数以校核车辆爬轨安全性。计算结果表明:新轮状态下,轮轨黏着系数越高车辆运行稳定性越好,车辆参数对系统振动模态影响明显;扭曲线路工况下,车辆安全性能校核结果良好,且其校核方法为轨道车辆在此类恶劣线路下的安全性能校核提供了依据。

基于轴箱加速度时频域特征的车轮多边形故障识别

机车车轮的多边形化会在轮轨接触的位置引起异常振动,通过轴箱振动加速度的时频特征可以检测出这种异常振动,从而实现对车轮多边形的故障识别。本文首先构建了考虑轮对柔性的刚柔耦合动力学模型,拟合了不同主导阶次的随机多边形车轮多边形样本,样本径跳值均为0.2 mm。其次在频域内对不同阶次的多边形的频谱进行了分析,在时域内对轴箱加速度的均方根值和时域包络谱的峭度值进行了统计,得出了车轮多边形激励下的轴箱加速度时域特征与频域特征。最后在时频与频域特征的基础上提出了一种车轮多边形故障识别流程。经实测轴箱加速度数据验证,该故障识别流程可以有效检测出车轮多边形的阶次,并能有效识别出车轮多边形化的发展程度。

考虑压钩力作用的重载铁路曲线钢轨磨耗研究

为研究重载列车在曲线上由纵向冲动产生的压钩力对曲线钢轨磨耗的影响,基于车辆-轨道耦合动力学理论和轮轨磨耗理论,建立车辆动力学模型和轮轨磨耗模型,分析了不同压钩力作用下重载列车运行安全性及小半径曲线钢轨的磨耗规律。计算结果表明,小于400 kN的压钩力对钢轨磨耗和车辆运行安全影响不大,当压钩力大于800 kN后会导致车钩发生偏转,使轮轨横向力和轮轨垂向力增大,极大程度地影响轮轨磨耗及车辆运行安全性。在400 kN压钩力作用下钢轨工作边处累计磨耗量增大了32.6%,钢轨磨耗功增大6.3%;在800 kN压钩力作用下钢轨工作边处累计磨耗量增大了104.3%,钢轨磨耗功增大50.9%;在1200 kN压钩力作用下钢轨磨耗功增大144.7%。

输油管道性能监测平台设计

设计了一种能够模拟输油管道磨损性能的机构。通过管道更换和夹持装置两个关键部件,机构能够实现简便地更换测试管道,同时能够轻松地提供所需要的管道测试角度,进而研究管道弯角、流体介质、流体密度、流体流速流量等参数对不同材质输油管道磨损性能的影响,从而优化输油过程中对输送不同的流体特性管道的材质和放置角度,减少流体介质对管道的磨损,提高管道寿命,并且该机构配备流体回流装置既保证工程的经济性又使其绿色节能。

基于粒子群优化的全变分降噪在轴承故障诊断中的应用

滚动轴承是旋转机械的重要部件。针对强噪声下滚动轴承振动信号故障特征难以提取的问题,提出了基于粒子群优化(PSO)全变分降噪(TVD)的滚动轴承故障诊断方法。通过粒子群优化算法确定全变分降噪的最优参数,然后利用优化的全变降噪算法对滚动轴承振动信号进行降噪,最后对降噪信号进行频谱分析获取滚动轴承故障特征。将所提方法应用于滚动轴承故障诊断,并与基于小波降噪的轴承诊断方法相比较,结果表明了本文方法的有效性和优越性。

基于SVM的转向架故障诊断技术研究

分析了我国当前转向架故障诊断的技术特点,通过小波包变换提取列车转向架故障工况的能量特征向量,同时结合列车振动信号的时频特征,提出一种基于多维特征SVM模型的列车转向架故障诊断方法。并通过滚动振动试验台实测的转向架故障运行工况数据,对比了SVM算法和BP神经网络的诊断性能,验证了该方法的可行性。研究表明:通过分析列车的振动信号,以时域特征和能量特征结合的特征向量,在支持向量机方法下能有效区分列车不同故障工况,与传统的BP神经网络相比,SVM模型的故障诊断正确率更高,可作为故障诊断的依据之一。

地铁塞拉门系统可靠性分析及应对措施

采用故障树分析法与故障概率计算相结合的方法对塞拉门系统进行可靠性分析,发现某地铁车门系统的薄弱点为司机室侧门、车门控制单元、电气元件,通过采取一系列改进措施,车门系统三个部件的高故障率得到有效控制。同时,利用可靠性分析模型评估车辆大修对车门系统可靠性的影响,对大修后的车门系统部分部件故障不降反增的现象进行了分析,提出了车门大修的优化意见。

车载天线安装平板的结构强度分析及拓扑优化

利用流体仿真软件计算天线表面所受风载荷,再将风载荷耦合在天线结构模型上,完成天线的结构强度分析。仿真结果表明天线安装平板强度富余量非常大,可合理优化安装平板结构,以改善安装平板的强度重量比。仿真计算安装平板优化前后的应力、变形、应变及重量,对比分析表明优化后的结构,重量减少68.3%,强度几乎没有变化,满足安装平板的使用要求。

含间隙机械碰撞振动系统的动力学分析

首先建立了一类三自由度碰振系统的理论模型,利用模态矩阵法推导出系统周期运动的周期解及系统在不动点处Poincaré映射的雅克比矩阵;再通过碰振系统的边界条件,分析系统周期运动的稳定性;最后通过MATLAB进行数值仿真,根据Poincaré截面图揭示了系统由分岔通向混沌的道路,为机械系统的优化设计提供了理论参考。

直线电机牵引颤振研究

建立了由直线电机定子和吊杆等组成系统的有限元模型,利用ABAQUS软件对该直线电机系统牵引颤振进行瞬态动力学仿真,研究直线电机牵引颤振发生的条件和横向拉杆对直线电机振动的影响。仿真结果显示,电磁牵引力-滑动速度的负斜率引起直线电机发生颤振,直线电机在惰行情况下不发生颤振;横向拉杆能够较大的减小直线电机的横向和垂向振动,对直线电机的纵向振动影响不大;直线电机横向和垂向之间存在耦合振动。