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2013年 32卷 第9期
2013, 32(9): 1249-1253.
摘要
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摘要:
复杂绳索体动力学过程的数值模拟在产品设计中有着越来越多的需求。本文讨论了绳索单元特征及其动力学模型,并基于有限元法,研究了在LS-DYNA中采用安全带单元实现复杂绳索体动力学仿真建模的方法,包括绳索体材料与单元定义、载荷设置、初始状态设置和接触问题的处理等;对柔性网体展开过程进行了数值仿真,结果表明:采用LS-DYNA安全带单元,可有效地实现复杂绳索体动力学过程的模拟;采用"节点-表面"的接触类型,可有效地实现柔性网体与其它对象的接触模拟。
复杂绳索体动力学过程的数值模拟在产品设计中有着越来越多的需求。本文讨论了绳索单元特征及其动力学模型,并基于有限元法,研究了在LS-DYNA中采用安全带单元实现复杂绳索体动力学仿真建模的方法,包括绳索体材料与单元定义、载荷设置、初始状态设置和接触问题的处理等;对柔性网体展开过程进行了数值仿真,结果表明:采用LS-DYNA安全带单元,可有效地实现复杂绳索体动力学过程的模拟;采用"节点-表面"的接触类型,可有效地实现柔性网体与其它对象的接触模拟。
2013, 32(9): 1254-1258.
摘要:
针对高速涡轮泵转子系统多摩擦学元件耦合的特点,建立了计入密封装置、推力轴承、轴向平衡装置等多摩擦学元件耦合时复杂转子系统的集成动力学模型。对某液氢高速涡轮泵转子动力学性能的数值仿真研究结果表明:计入端面密封、推力轴承及平衡盘等的力矩刚度影响,系统1阶临界转速提高25%,失稳转速提高50%,为高速涡轮泵转子系统的稳定性提高措施的选择和论证提供了新思路。为进一步提高转子系统的稳定性,在轴承中引入了超导可倾瓦块,并对引入该附件后转子系统动力学集成建模方法进行了初步探讨。
针对高速涡轮泵转子系统多摩擦学元件耦合的特点,建立了计入密封装置、推力轴承、轴向平衡装置等多摩擦学元件耦合时复杂转子系统的集成动力学模型。对某液氢高速涡轮泵转子动力学性能的数值仿真研究结果表明:计入端面密封、推力轴承及平衡盘等的力矩刚度影响,系统1阶临界转速提高25%,失稳转速提高50%,为高速涡轮泵转子系统的稳定性提高措施的选择和论证提供了新思路。为进一步提高转子系统的稳定性,在轴承中引入了超导可倾瓦块,并对引入该附件后转子系统动力学集成建模方法进行了初步探讨。
2013, 32(9): 1259-1262.
摘要:
根据牛顿定律建立单级单自由度直齿齿轮传动系统的动力学方程,利用系统的分岔图、相图、时间历程图和Poincaré映射图分析齿轮传动系统在齿轮时变啮合阻尼变化下的分岔特性。通过对齿轮传动系统增加一个线性反馈控制器,利用它控制系统从混沌运动转化为稳定的周期运动。数值仿真表明随着齿轮时变啮合阻尼的增大,齿轮传动系统从混沌运动通过逆倍化分岔通向周期运动。线性控制方法在齿轮传动系统的混沌控制中是有效的和可行的,可利用适当的控制参数镇定系统中不稳定的周期轨道。
根据牛顿定律建立单级单自由度直齿齿轮传动系统的动力学方程,利用系统的分岔图、相图、时间历程图和Poincaré映射图分析齿轮传动系统在齿轮时变啮合阻尼变化下的分岔特性。通过对齿轮传动系统增加一个线性反馈控制器,利用它控制系统从混沌运动转化为稳定的周期运动。数值仿真表明随着齿轮时变啮合阻尼的增大,齿轮传动系统从混沌运动通过逆倍化分岔通向周期运动。线性控制方法在齿轮传动系统的混沌控制中是有效的和可行的,可利用适当的控制参数镇定系统中不稳定的周期轨道。
2013, 32(9): 1263-1266.
摘要:
考虑了接触面间正压力过大时阻尼器将逐步失去阻尼的特性,参考实验结果将正压力过大时干摩擦力与位移简化为线性关系,对整体滑动模型进行完善。在考虑了阻尼器刚度系数、接触面正压力以及外激励幅值等的影响因素下,结合一次谐波平衡法对缘板干摩擦阻尼器进行了仿真分析,得到了该类阻尼器振动及减振特性随相关参数变化的规律。仿真分析结果显示完善后的模型能更好地反映系统的动力学特性。
考虑了接触面间正压力过大时阻尼器将逐步失去阻尼的特性,参考实验结果将正压力过大时干摩擦力与位移简化为线性关系,对整体滑动模型进行完善。在考虑了阻尼器刚度系数、接触面正压力以及外激励幅值等的影响因素下,结合一次谐波平衡法对缘板干摩擦阻尼器进行了仿真分析,得到了该类阻尼器振动及减振特性随相关参数变化的规律。仿真分析结果显示完善后的模型能更好地反映系统的动力学特性。
2013, 32(9): 1267-1271.
摘要:
利用有限元模态分析理论,分析了某自卸车车架的动态特性,结合车架模态试验验证了模型的合理性。在已验证的模型基础下求解了车架的弯曲和扭转刚度。进行灵敏度分析以确定有效的设计变量。以车架总质量为目标函数,以刚度和1阶固有频率为约束条件,建立轻量化优化模型。通过拉丁方试验设计方法选取样本点,运用径向基函数构造模型各响应的近似模型,采用遗传算法求解近似模型。获得的优化结果参数代入实际模型后结果表明车架总质量在满足刚度和1阶模态频率约束要求下下降了18.37 kg。
利用有限元模态分析理论,分析了某自卸车车架的动态特性,结合车架模态试验验证了模型的合理性。在已验证的模型基础下求解了车架的弯曲和扭转刚度。进行灵敏度分析以确定有效的设计变量。以车架总质量为目标函数,以刚度和1阶固有频率为约束条件,建立轻量化优化模型。通过拉丁方试验设计方法选取样本点,运用径向基函数构造模型各响应的近似模型,采用遗传算法求解近似模型。获得的优化结果参数代入实际模型后结果表明车架总质量在满足刚度和1阶模态频率约束要求下下降了18.37 kg。
2013, 32(9): 1272-1275.
摘要:
无人机的重量分析一直是无人机初步设计中一个重要的环节。本文通过对无人机结构重量数据的统计,结合专家设计经验及工程实践推导出无人机结构重量估算公式。用此公式对某型高空长航时无人机结构重量进行计算,分析表明此公式可以用来对初步设计阶段的无人机结构重量进行估算,合理且可靠。在此公式的基础上,推导出各个参数对结构重量的影响,对无人机的设计参数对无人机结构重量的影响进行了分析,得到了较好的结果。在无人机设计中,应着重考虑这些参数的影响,并尽量考虑到其他因素的存在。
无人机的重量分析一直是无人机初步设计中一个重要的环节。本文通过对无人机结构重量数据的统计,结合专家设计经验及工程实践推导出无人机结构重量估算公式。用此公式对某型高空长航时无人机结构重量进行计算,分析表明此公式可以用来对初步设计阶段的无人机结构重量进行估算,合理且可靠。在此公式的基础上,推导出各个参数对结构重量的影响,对无人机的设计参数对无人机结构重量的影响进行了分析,得到了较好的结果。在无人机设计中,应着重考虑这些参数的影响,并尽量考虑到其他因素的存在。
2013, 32(9): 1276-1280.
摘要:
基于有限元方法,利用商用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran,研究修理后层合板鸟撞问题。冲击后的复合材料层合板模型采用阶梯式挖补修理的方式进行修理,通过改变挖补修理的方式,如改变铺层顺序及阶梯数,研究修理后的模型受到冲击的损伤区域及损伤应力规律。
基于有限元方法,利用商用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran,研究修理后层合板鸟撞问题。冲击后的复合材料层合板模型采用阶梯式挖补修理的方式进行修理,通过改变挖补修理的方式,如改变铺层顺序及阶梯数,研究修理后的模型受到冲击的损伤区域及损伤应力规律。
2013, 32(9): 1281-1286.
摘要:
使用聚晶金刚石刀具(PCD),在切削速度为1 200 m/min下,研究了增强颗粒体分比与尺寸、热处理状态和冷却方式等对SiCp/2009Al复合材料高速铣削加工性的影响。结果表明:减小体分比或使用冷却液有助于明显改善SiCp/2009Al复合材料高速铣削加工性。材料经热处理后,加工表面质量明显提高,但切削力显著增大、刀具耐用度明显降低、切屑锯齿形更加明显。体分比一定时,在一定程度范围内增大增强颗粒尺寸有助于降低切削力和切削温度、延长刀具耐用度,但加工表面质量有所下降。
使用聚晶金刚石刀具(PCD),在切削速度为1 200 m/min下,研究了增强颗粒体分比与尺寸、热处理状态和冷却方式等对SiCp/2009Al复合材料高速铣削加工性的影响。结果表明:减小体分比或使用冷却液有助于明显改善SiCp/2009Al复合材料高速铣削加工性。材料经热处理后,加工表面质量明显提高,但切削力显著增大、刀具耐用度明显降低、切屑锯齿形更加明显。体分比一定时,在一定程度范围内增大增强颗粒尺寸有助于降低切削力和切削温度、延长刀具耐用度,但加工表面质量有所下降。
2013, 32(9): 1287-1290.
摘要:
针对CYT-xx气动式座舱压调系统(简称压调系统)部分产品出现了的空中某高度下座舱压力波动问题,为排除由于比例调压组件而引起的不稳定因素,研究了比例调压组件的动态性能。介绍了飞机座舱压力调节系统的构成,简述了比例调压组件的结构、工作原理和静态特性,建立了比例调压组件的2阶动态模型。通过分析可动部件的外部特性和高分子材料的物理特性,提出膜片材料的粘性是组件稳定工作的关键条件。根据压调系统对稳定性的特殊要求,指出系统稳定工作的条件是系统阻尼比ξ≥1,同时指出在满足稳定性的前提下,小的可动部件质量m和大的复合弹性系数k有利于快速性的提高。建立了仿真模型,其仿真结果和实验结果具有很好的一致性。
针对CYT-xx气动式座舱压调系统(简称压调系统)部分产品出现了的空中某高度下座舱压力波动问题,为排除由于比例调压组件而引起的不稳定因素,研究了比例调压组件的动态性能。介绍了飞机座舱压力调节系统的构成,简述了比例调压组件的结构、工作原理和静态特性,建立了比例调压组件的2阶动态模型。通过分析可动部件的外部特性和高分子材料的物理特性,提出膜片材料的粘性是组件稳定工作的关键条件。根据压调系统对稳定性的特殊要求,指出系统稳定工作的条件是系统阻尼比ξ≥1,同时指出在满足稳定性的前提下,小的可动部件质量m和大的复合弹性系数k有利于快速性的提高。建立了仿真模型,其仿真结果和实验结果具有很好的一致性。
2013, 32(9): 1291-1297.
摘要:
由于全电飞机具有诸多优点,飞机前轮转弯系统必将向全电化这一方向发展。以飞机全电式前轮转弯系统为研究对象,基于飞机前轮转弯系统基本原理和机电一体化系统设计方法,针对前轮转弯系统对操作控制的要求,设计一套由蜗轮蜗杆式前轮转弯机构与兼具转弯和减摆功能的电传伺服操纵系统组成的全电式前轮转弯系统,并建立仿真模型,进行动态性能优化和仿真分析,对系统的各项功能进行检验,研究结果表明所设计的飞机全电式前轮转弯系统合理有效,能够满足工程应用要求。
由于全电飞机具有诸多优点,飞机前轮转弯系统必将向全电化这一方向发展。以飞机全电式前轮转弯系统为研究对象,基于飞机前轮转弯系统基本原理和机电一体化系统设计方法,针对前轮转弯系统对操作控制的要求,设计一套由蜗轮蜗杆式前轮转弯机构与兼具转弯和减摆功能的电传伺服操纵系统组成的全电式前轮转弯系统,并建立仿真模型,进行动态性能优化和仿真分析,对系统的各项功能进行检验,研究结果表明所设计的飞机全电式前轮转弯系统合理有效,能够满足工程应用要求。
2013, 32(9): 1298-1302.
摘要:
直升机传动系统无油状态下的温度场分布是直升机工业普遍关注的问题,本文以直升机主减中换向锥齿轮传动系统为研究对象,基于热网络法建立了该系统的温度场计算模型;编程计算了该系统各部件的热源、各部件与滑油和油雾空气之间的对流换热系数以及各部件之间的热阻;求解了该系统的稳态温度场,以稳态温度场为基础,提出了换向锥齿轮传动系统瞬态温度场的计算方法,并依据此方法建立了瞬态温度场计算模型,最终得到了该系统的瞬态温度场分布。
直升机传动系统无油状态下的温度场分布是直升机工业普遍关注的问题,本文以直升机主减中换向锥齿轮传动系统为研究对象,基于热网络法建立了该系统的温度场计算模型;编程计算了该系统各部件的热源、各部件与滑油和油雾空气之间的对流换热系数以及各部件之间的热阻;求解了该系统的稳态温度场,以稳态温度场为基础,提出了换向锥齿轮传动系统瞬态温度场的计算方法,并依据此方法建立了瞬态温度场计算模型,最终得到了该系统的瞬态温度场分布。
2013, 32(9): 1303-1306.
摘要:
磨削时,由于砂轮的高速运动,使部分冷却液进入砂轮和工件间的楔形接触区而产生巨大的液体动压力,其影响磨削件的加工精度。因此,研究其分布对提高磨削质量非常重要。本文根据液体层流理论推导出了一种液体动压力模型,并对液体动压力的分布进行了仿真分析。结果表明,液体动压力与砂轮的转速、砂轮与工件间的间隙及砂轮规格等参数有关。在此基础上,对液体动压力进行了实验研究。实验结果与仿真结果的一致性证明了仿真结果的正确性,同时也证明了所建模型是正确的。
磨削时,由于砂轮的高速运动,使部分冷却液进入砂轮和工件间的楔形接触区而产生巨大的液体动压力,其影响磨削件的加工精度。因此,研究其分布对提高磨削质量非常重要。本文根据液体层流理论推导出了一种液体动压力模型,并对液体动压力的分布进行了仿真分析。结果表明,液体动压力与砂轮的转速、砂轮与工件间的间隙及砂轮规格等参数有关。在此基础上,对液体动压力进行了实验研究。实验结果与仿真结果的一致性证明了仿真结果的正确性,同时也证明了所建模型是正确的。
2013, 32(9): 1307-1313.
摘要:
高速轧制过程的轧机振动现象会严重影响产品质量,降低企业生产效率。本文在总结国内外研究成果的基础上,对轧机系统常见的振动故障进行原因分析,介绍不同振动形式下轧机系统动力学模型及控制方法,并重点阐述耦合效应对振动机理分析与控制方法研究的重要意义。最后,通过分析目前研究中存在的问题和难点,提出未来研究的重点与方向。
高速轧制过程的轧机振动现象会严重影响产品质量,降低企业生产效率。本文在总结国内外研究成果的基础上,对轧机系统常见的振动故障进行原因分析,介绍不同振动形式下轧机系统动力学模型及控制方法,并重点阐述耦合效应对振动机理分析与控制方法研究的重要意义。最后,通过分析目前研究中存在的问题和难点,提出未来研究的重点与方向。
2013, 32(9): 1314-1317.
摘要:
内燃机起动安全性能是内燃机安全要求的重要指标,我国等效采用回弹绳索起动装置安全要求的国际标准,对起动绳索最大作用力考核有明确的数值要求,如何确定绳索作用力是行业中一个待定的问题。本文分析了内燃机起动阻力矩的影响因素,给出了起动惯性阻力矩、摩擦阻力矩、压缩阻力矩的计算方法,讨论了影响起动性能的主要因素对阻力矩计算值的变化,将计算结果与相关试验数据进行了比对验证,得出了一种用起动阻力矩计算起动绳索作用力的设计计算方法。以186FA柴油机、190F、168F、152F汽油机的回弹绳索起动装置为例对绳索作用力进行了计算与分析,得出的结果为内燃机行业提供了产品设计和检验的依据。
内燃机起动安全性能是内燃机安全要求的重要指标,我国等效采用回弹绳索起动装置安全要求的国际标准,对起动绳索最大作用力考核有明确的数值要求,如何确定绳索作用力是行业中一个待定的问题。本文分析了内燃机起动阻力矩的影响因素,给出了起动惯性阻力矩、摩擦阻力矩、压缩阻力矩的计算方法,讨论了影响起动性能的主要因素对阻力矩计算值的变化,将计算结果与相关试验数据进行了比对验证,得出了一种用起动阻力矩计算起动绳索作用力的设计计算方法。以186FA柴油机、190F、168F、152F汽油机的回弹绳索起动装置为例对绳索作用力进行了计算与分析,得出的结果为内燃机行业提供了产品设计和检验的依据。
2013, 32(9): 1318-1321.
摘要:
贴片工序是纸基摩擦片连续生产的核心工序,贴片工艺的优劣是影响纸基摩擦片性能和生产效率的重要因素。笔者针对某型号离合器用纸基摩擦片,通过研究其生产过程中的贴片工艺,在选择合适的贴片方式基础上,设计了一种应用于该纸基摩擦片贴片工艺中的分度和复位装置,并对该装置涉及到的基片定位夹具的设计、分度动作和复位动作的实现等关键技术进行了研究。结果表明:该装置可以实现纸基摩擦片贴片过程中基片定位、分度和复位的一体化,从而满足使用要求。
贴片工序是纸基摩擦片连续生产的核心工序,贴片工艺的优劣是影响纸基摩擦片性能和生产效率的重要因素。笔者针对某型号离合器用纸基摩擦片,通过研究其生产过程中的贴片工艺,在选择合适的贴片方式基础上,设计了一种应用于该纸基摩擦片贴片工艺中的分度和复位装置,并对该装置涉及到的基片定位夹具的设计、分度动作和复位动作的实现等关键技术进行了研究。结果表明:该装置可以实现纸基摩擦片贴片过程中基片定位、分度和复位的一体化,从而满足使用要求。
2013, 32(9): 1322-1326.
摘要:
为了满足航空发动机高的推重比,各个零部件的质量都有很严格的要求。轮盘作为发动机中的转子部件,对其结构设计也相当重要。首先基于等强度盘理论,了解了等强度盘存在的可能性及其设计方法。并通过有限元法掌握了结构设计和优化的理论知识。再利用ANSYS有限元分析软件,建立了轮盘结构优化设计模型,选取了结构优化设计中的变量。然后对某型航空发动机压气机轮盘进行了优化设计,在满足同样的应力约束条件下,优化后轮盘的质量比传统方法优化结果减轻了10.27%。
为了满足航空发动机高的推重比,各个零部件的质量都有很严格的要求。轮盘作为发动机中的转子部件,对其结构设计也相当重要。首先基于等强度盘理论,了解了等强度盘存在的可能性及其设计方法。并通过有限元法掌握了结构设计和优化的理论知识。再利用ANSYS有限元分析软件,建立了轮盘结构优化设计模型,选取了结构优化设计中的变量。然后对某型航空发动机压气机轮盘进行了优化设计,在满足同样的应力约束条件下,优化后轮盘的质量比传统方法优化结果减轻了10.27%。
2013, 32(9): 1327-1331.
摘要:
用一条四次带参Bézier曲线统一描述了汽车前脸各造型设计元素的轮廓;提出首先由设计师在平面视图中绘制并编辑汽车前脸造型的二维四次带参Bézierr曲线轮廓图,然后将其投影到车身曲面上,最后通过对曲面的修剪获得汽车前脸造型的方法。该方法基于四次带参Bézier曲线生成与拼接原理,可迅速于全局或局部调整汽车前脸轮廓线条,获得光顺的曲线效果,从而快速获得多种汽车前脸设计的造型方案。
用一条四次带参Bézier曲线统一描述了汽车前脸各造型设计元素的轮廓;提出首先由设计师在平面视图中绘制并编辑汽车前脸造型的二维四次带参Bézierr曲线轮廓图,然后将其投影到车身曲面上,最后通过对曲面的修剪获得汽车前脸造型的方法。该方法基于四次带参Bézier曲线生成与拼接原理,可迅速于全局或局部调整汽车前脸轮廓线条,获得光顺的曲线效果,从而快速获得多种汽车前脸设计的造型方案。
2013, 32(9): 1332-1336.
摘要:
抗疲劳性是飞机铆接结构连接质量评定的关键因素之一,直接影响飞机结构服役安全。针对单钉铆接结构,以工艺参数镦头高度作为控制变量,通过有限元分析钉孔变形及细节应力分布,结合疲劳试验研究结构抗疲劳性的工艺影响,基于钉孔应力分布及疲劳试验提出一种镦头高度控制区间的估计方法。结果表明:控制镦头高度可以显著影响钉孔界面的应力状态分布,并可有效改善铆接结构的抗疲劳性,针对5/32英寸凸头铆钉连接的单钉铆接结构,推荐镦头高度控制区间为1.6 mm~1.9 mm。
抗疲劳性是飞机铆接结构连接质量评定的关键因素之一,直接影响飞机结构服役安全。针对单钉铆接结构,以工艺参数镦头高度作为控制变量,通过有限元分析钉孔变形及细节应力分布,结合疲劳试验研究结构抗疲劳性的工艺影响,基于钉孔应力分布及疲劳试验提出一种镦头高度控制区间的估计方法。结果表明:控制镦头高度可以显著影响钉孔界面的应力状态分布,并可有效改善铆接结构的抗疲劳性,针对5/32英寸凸头铆钉连接的单钉铆接结构,推荐镦头高度控制区间为1.6 mm~1.9 mm。
2013, 32(9): 1337-1341.
摘要:
基于旋量与模态分析理论基础上,对多柔体系统的质量矩阵、刚度矩阵、反向动力学等进行了研究,由于质量矩阵是动力学研究的核心,因此质量和刚度矩阵的递推算法,以及它们可逆性的存在是形成高效算法的关键。运用Mathematica6.0软件,实现了多柔体系统反向动力学的符号推导;运用VisualC++编程软件实现与Mathematic6.0软件无缝集成,对多柔体系统动力学仿真及反向动力学进行参数化分析与计算,给出了实施过程。通过对某小型卫星算例验证,并与ADAMS的仿真结果进行对比,表明了结果的正确性和高效性。
基于旋量与模态分析理论基础上,对多柔体系统的质量矩阵、刚度矩阵、反向动力学等进行了研究,由于质量矩阵是动力学研究的核心,因此质量和刚度矩阵的递推算法,以及它们可逆性的存在是形成高效算法的关键。运用Mathematica6.0软件,实现了多柔体系统反向动力学的符号推导;运用VisualC++编程软件实现与Mathematic6.0软件无缝集成,对多柔体系统动力学仿真及反向动力学进行参数化分析与计算,给出了实施过程。通过对某小型卫星算例验证,并与ADAMS的仿真结果进行对比,表明了结果的正确性和高效性。
2013, 32(9): 1342-1347.
摘要:
为保证某大型加工中心的加工精度和切削效率,以其关键部件立柱为例,提出以质量及一阶固有频率为多目标优化的机床轻量化设计方法。首先根据有限元法利用有限元分析软件ABAQUS对立柱进行动静态特性分析,根据立柱结构分析提取影响1阶固有频率与质量的关键因素。通过均匀试验设计,利用MATLAB建立目标与关键因素的多元线性回归方程并进行灵敏度分析,找出敏感性因素。运用响应面法建立敏感因素与目标的2阶响应面数学模型,进而建立以减轻质量与提高固有频率为目标的立柱优化模型,最后应用MATLAB对数学模型进行优化求解。立柱经过优化后,提高立柱固有频率的同时质量减轻13.6%。
为保证某大型加工中心的加工精度和切削效率,以其关键部件立柱为例,提出以质量及一阶固有频率为多目标优化的机床轻量化设计方法。首先根据有限元法利用有限元分析软件ABAQUS对立柱进行动静态特性分析,根据立柱结构分析提取影响1阶固有频率与质量的关键因素。通过均匀试验设计,利用MATLAB建立目标与关键因素的多元线性回归方程并进行灵敏度分析,找出敏感性因素。运用响应面法建立敏感因素与目标的2阶响应面数学模型,进而建立以减轻质量与提高固有频率为目标的立柱优化模型,最后应用MATLAB对数学模型进行优化求解。立柱经过优化后,提高立柱固有频率的同时质量减轻13.6%。
2013, 32(9): 1348-1352.
摘要:
以单晶炉生长体系中的手操器为设计研究对象展开对同类手持设备的研究,以加强产品设计中的人机学应用。以造型的宜用性和用户需求为切入点,结合人机工程学原理对手掌结构、产品关键尺寸、外观形态、色彩使用等进行分析,提出了具体有效的手操器设计原则。通过基于人机工程的设计达到操作舒适、识别简单、使用安全等宜人性的目的。经过用户评价反映基于人机学的设计对原产品的不良因素实现了改良,效果良好。
以单晶炉生长体系中的手操器为设计研究对象展开对同类手持设备的研究,以加强产品设计中的人机学应用。以造型的宜用性和用户需求为切入点,结合人机工程学原理对手掌结构、产品关键尺寸、外观形态、色彩使用等进行分析,提出了具体有效的手操器设计原则。通过基于人机工程的设计达到操作舒适、识别简单、使用安全等宜人性的目的。经过用户评价反映基于人机学的设计对原产品的不良因素实现了改良,效果良好。
2013, 32(9): 1353-1357.
摘要:
为研究动态过程对航空发动机稳定性的影响,采用基于部件匹配的一维模型和时间推进的求解方法,建立了某双轴混排涡扇发动机的动态过程仿真模型,根据稳定性评定要求进行了加减速、接通与断开加力过程的计算和分析。结果表明,加速过程对高压压气机的稳定性影响较大,和稳态相比,其最大的稳定裕度损失为16.1%;减速过程对风扇的稳定性影响较大,其最大的稳定裕度损失为13.6%;在接通加力和断开加力过程中,风扇的稳定性受影响较大,其最大的稳定裕度损失分别为11.6%和2.8%。
为研究动态过程对航空发动机稳定性的影响,采用基于部件匹配的一维模型和时间推进的求解方法,建立了某双轴混排涡扇发动机的动态过程仿真模型,根据稳定性评定要求进行了加减速、接通与断开加力过程的计算和分析。结果表明,加速过程对高压压气机的稳定性影响较大,和稳态相比,其最大的稳定裕度损失为16.1%;减速过程对风扇的稳定性影响较大,其最大的稳定裕度损失为13.6%;在接通加力和断开加力过程中,风扇的稳定性受影响较大,其最大的稳定裕度损失分别为11.6%和2.8%。
2013, 32(9): 1358-1362.
摘要:
基于等效介质概念,对含表面微裂纹构件的力学特性进行了分析,给出了损伤层的定义,建立了含表面微裂纹的梁结构的等效双材料组合梁模型,推导了含损伤层梁的挠曲线微分方程,研究了损伤层对梁的弯曲变形的影响,给出了梁的挠度变化与损伤层厚度及等效弹性模量的关系,同时,分析了损伤层厚度及模量对梁的刚度的影响。分析计算结果表明:随损伤层厚度的增加,梁的挠度增大,刚度减小;随损伤层弹性模量的减小,梁的挠度增大,刚度减小;当损伤层厚度达到梁高的1/30以上时,损伤层对梁的弯曲变形和刚度影响较大,对机械加工的精度有较大影响。
基于等效介质概念,对含表面微裂纹构件的力学特性进行了分析,给出了损伤层的定义,建立了含表面微裂纹的梁结构的等效双材料组合梁模型,推导了含损伤层梁的挠曲线微分方程,研究了损伤层对梁的弯曲变形的影响,给出了梁的挠度变化与损伤层厚度及等效弹性模量的关系,同时,分析了损伤层厚度及模量对梁的刚度的影响。分析计算结果表明:随损伤层厚度的增加,梁的挠度增大,刚度减小;随损伤层弹性模量的减小,梁的挠度增大,刚度减小;当损伤层厚度达到梁高的1/30以上时,损伤层对梁的弯曲变形和刚度影响较大,对机械加工的精度有较大影响。
2013, 32(9): 1363-1367.
摘要:
为更好地进行冷滚打工艺参数选择,减少成形件缺陷提高制件成形质量,针对高速冷滚打成形过程缺陷中比较常见的鳞纹缺陷进行研究。阐述了板料冷滚打成形的原理;分析了影响板料冷滚打成形以及板料冷滚打成形鳞纹缺陷产生的各种因素;对板料冷滚打鳞纹缺陷进行了理论解析,获得了鳞纹纵向波纹不平度与相关工艺参数之间的关系表达式;对工艺参数如进给量、滚打轮转速等对鳞纹纵向波纹不平度的影响进行了分析。在自行开发的冷滚打成形设备上进行了板料冷滚打成形试验,并对鳞纹高度进行了测量,验证了理论解析的正确性。
为更好地进行冷滚打工艺参数选择,减少成形件缺陷提高制件成形质量,针对高速冷滚打成形过程缺陷中比较常见的鳞纹缺陷进行研究。阐述了板料冷滚打成形的原理;分析了影响板料冷滚打成形以及板料冷滚打成形鳞纹缺陷产生的各种因素;对板料冷滚打鳞纹缺陷进行了理论解析,获得了鳞纹纵向波纹不平度与相关工艺参数之间的关系表达式;对工艺参数如进给量、滚打轮转速等对鳞纹纵向波纹不平度的影响进行了分析。在自行开发的冷滚打成形设备上进行了板料冷滚打成形试验,并对鳞纹高度进行了测量,验证了理论解析的正确性。
2013, 32(9): 1368-1373.
摘要:
为了更加精确地分析振动压路机的压实过程,建立了考虑土体随动质量的智能化振动压路机连耦工况下的六自由度系统动力学模型,并将其应用于某型智能化振动压路机的动态分析。对该振动压路机的设计参数进行优化,获得了该振动压路机的最优工作参数,从而实现了对智能化振动压路机振动压实过程的有效控制,提高了压实过程中的密实度和压实效率,改善了整机的舒适性。
为了更加精确地分析振动压路机的压实过程,建立了考虑土体随动质量的智能化振动压路机连耦工况下的六自由度系统动力学模型,并将其应用于某型智能化振动压路机的动态分析。对该振动压路机的设计参数进行优化,获得了该振动压路机的最优工作参数,从而实现了对智能化振动压路机振动压实过程的有效控制,提高了压实过程中的密实度和压实效率,改善了整机的舒适性。
2013, 32(9): 1374-1377.
摘要:
为了获取合理的评价方法作为分动器设计方案评价的目标,以某种智能四驱车分动器的3种设计方案为例,简述了多因子模糊综合评价方法的基本原理及多因子模糊综合评价方法模型的构建步骤,根据汽车越野性能和行驶性能的要求,在保证分动器性能及性能稳定性、零部件强度和刚度可靠性的条件下,以分动器齿轮体积、原地起步加速时间,最高车速为评价因子建立分动器多目标评价函数,然后应用多因子模糊综合评价方法进行了评价。实例评价结果表明:采用多因子模糊综合评价方法可以对多种类型的分动器进行合理有效的评价。
为了获取合理的评价方法作为分动器设计方案评价的目标,以某种智能四驱车分动器的3种设计方案为例,简述了多因子模糊综合评价方法的基本原理及多因子模糊综合评价方法模型的构建步骤,根据汽车越野性能和行驶性能的要求,在保证分动器性能及性能稳定性、零部件强度和刚度可靠性的条件下,以分动器齿轮体积、原地起步加速时间,最高车速为评价因子建立分动器多目标评价函数,然后应用多因子模糊综合评价方法进行了评价。实例评价结果表明:采用多因子模糊综合评价方法可以对多种类型的分动器进行合理有效的评价。
2013, 32(9): 1378-1384.
摘要:
针对磁流变液粘弹性力学建模参数多、难度大的问题,引入分数阶微积分理论对磁流变液测试装置建立分数阶模型,通过对系统"黑箱"模型的参数识别间接研究磁流变液体的粘弹特性。在自研发的流变仪上针对不同的磁流变液体进行正弦波电流加载实验,发现分数阶模型下的理论数据能够较好地拟合实验数据,且磁流变液的粘弹性可由模型参数获得。结果表明:分数阶系统模型可以从系统角度观察磁流变液体的阻尼特性,且分数阶算子与磁流变液物质参数有关。
针对磁流变液粘弹性力学建模参数多、难度大的问题,引入分数阶微积分理论对磁流变液测试装置建立分数阶模型,通过对系统"黑箱"模型的参数识别间接研究磁流变液体的粘弹特性。在自研发的流变仪上针对不同的磁流变液体进行正弦波电流加载实验,发现分数阶模型下的理论数据能够较好地拟合实验数据,且磁流变液的粘弹性可由模型参数获得。结果表明:分数阶系统模型可以从系统角度观察磁流变液体的阻尼特性,且分数阶算子与磁流变液物质参数有关。
2013, 32(9): 1385-1388.
摘要:
空间并联机构的位置正解是已知并联各杆的长度确定末端平台的位姿。以6-5平台型空间并联机构为研究对象进行位置正解分析,使用方向余弦矩阵,建立数学模型,给出了约束方程,经过一系列的代数推导,应用结式消元,导出了一元20次方程,最终求得40组解。通过数字算例,验证了40组解都是正确的,表明了6-5平台型空间并联机构的正解数目是40。
空间并联机构的位置正解是已知并联各杆的长度确定末端平台的位姿。以6-5平台型空间并联机构为研究对象进行位置正解分析,使用方向余弦矩阵,建立数学模型,给出了约束方程,经过一系列的代数推导,应用结式消元,导出了一元20次方程,最终求得40组解。通过数字算例,验证了40组解都是正确的,表明了6-5平台型空间并联机构的正解数目是40。
2013, 32(9): 1389-1393.
摘要:
以提高电火花线切割加工效率为目的,分析了电火花线切割加工间隙对加工效率的影响,建立了电极丝横向振动数学模型,揭示了各工艺参数对电极丝振幅及加工间隙的影响规律。采用直径1mm的钼丝进行了加工实验,得到了峰值电流、脉冲宽度和脉冲频率等参数对电极丝振幅的影响规律。结果表明所建立的振动模型正确,可为优化电火花线切割加工间隙,从而提高其加工效率提供参考。
以提高电火花线切割加工效率为目的,分析了电火花线切割加工间隙对加工效率的影响,建立了电极丝横向振动数学模型,揭示了各工艺参数对电极丝振幅及加工间隙的影响规律。采用直径1mm的钼丝进行了加工实验,得到了峰值电流、脉冲宽度和脉冲频率等参数对电极丝振幅的影响规律。结果表明所建立的振动模型正确,可为优化电火花线切割加工间隙,从而提高其加工效率提供参考。
2013, 32(9): 1394-1399.
摘要:
合模机构的性能直接影响注塑成型产品的质量。以往对该机构的性能优化,往往采用单目标优化方法或者传统的多目标优化方法,得到的优化结果不够理想。以合模机构的力的放大比和动模板的速度平稳性作为优化目标,首先对影响目标函数的各类参数进行灵敏度分析,选择出影响显著的因素作为设计变量;其次在设计变量域中,采用改进型非劣分类遗传算法(NSGAⅡ)进行多目标优化设计;最后将优化结果在ADAMS中建模并验证其合理性。研究结果表明:该方法可以有效地改善合模机构的综合性能。
合模机构的性能直接影响注塑成型产品的质量。以往对该机构的性能优化,往往采用单目标优化方法或者传统的多目标优化方法,得到的优化结果不够理想。以合模机构的力的放大比和动模板的速度平稳性作为优化目标,首先对影响目标函数的各类参数进行灵敏度分析,选择出影响显著的因素作为设计变量;其次在设计变量域中,采用改进型非劣分类遗传算法(NSGAⅡ)进行多目标优化设计;最后将优化结果在ADAMS中建模并验证其合理性。研究结果表明:该方法可以有效地改善合模机构的综合性能。
2013, 32(9): 1400-1404.
摘要:
针对LQR方法设计主动悬架控制器存在的不足,研究遗传算法与LQR方法结合优化汽车主动悬架控制器的设计。建立汽车半车模型的动力学方程,应用随机线性最优控制理论设计车辆主动悬架LQR控制器,并在Matlab/Simulink环境中实现该控制器的数值仿真,根据仿真结果运用遗传算法对控制器性能参数进行优化。对优化控制器的仿真结果进行时域和频域分析,结果表明:遗传算法与LQR方法相结合,能较快收敛到最优解;优化的主动悬架控制器可以较好地改善车辆舒适性。
针对LQR方法设计主动悬架控制器存在的不足,研究遗传算法与LQR方法结合优化汽车主动悬架控制器的设计。建立汽车半车模型的动力学方程,应用随机线性最优控制理论设计车辆主动悬架LQR控制器,并在Matlab/Simulink环境中实现该控制器的数值仿真,根据仿真结果运用遗传算法对控制器性能参数进行优化。对优化控制器的仿真结果进行时域和频域分析,结果表明:遗传算法与LQR方法相结合,能较快收敛到最优解;优化的主动悬架控制器可以较好地改善车辆舒适性。
