步行式插秧机等径凸轮强制推秧装置反求设计与试验

为解决共轭凸轮推秧装置结构尺寸过大的问题,提出了等径凸轮推秧装置。该推秧装置由等径凸轮控制推秧杆运动。根据推秧杆农艺要求及椭圆齿轮行星系驱动机构构造了推秧杆的理想运动学曲线,建立了该推秧装置的反求模型。基于VB 6.0编写了其反求设计及仿真软件,得到一组满足农艺要求的参数,包括机构参数和等径凸轮廓线。根据这组参数研制了该推秧装置并进行高速录像试验。理论分析及试验结果表明,该推秧装置能够满足推秧杆的农艺要求,且具有比共轭凸轮推秧装置更小巧的结构尺寸。     

自由节曲线非圆齿轮驱动差速泵设计与性能试验

为进一步改善差速泵性能，提出一种自由节曲线非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，建立自由节曲线非圆齿轮驱动差速泵性能计算模型，编写差速泵性能计算软件，分析不同控制点下的差速泵排量、流量和脉动率等性能指标。结果表明，相比最优傅里叶节曲线，自由节曲线具有更好的局部优化能力，可有效提升非圆齿轮不根切最大模数和差速泵排量，降低差速泵脉动率，更有利于提高差速泵综合性能。试验表明，在相同泵尺寸及管路环境下，相比最优傅里叶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵，自由节曲线非圆齿轮驱动的差速泵排量增加6.6%，不根切最大模数增加18.7%，有效提升了非圆齿轮承载能力，差速泵单泵脉动率降低8.3%，说明自由节曲线非圆齿轮更有利于提升差速泵性能。     

轴流泵双驼峰特性与内流场测试研究

为研究轴流泵在小流量工况双驼峰区域下的水力稳定性,探讨轴流泵扬程-流量曲线稳定性与内流场特性的关系,针对一比转数为825的轴流泵进行了测试研究。依次通过外特性能量曲线测试、内流场示踪粒子高速摄像机拍摄、壁面压力脉动采集、叶轮进出口截面速度LDV测试,获取了叶轮在小流量工况下的内外水力特性。由能量特性结果发现轴流泵的扬程-流量曲线存在双驼峰现象:第1次驼峰出现在0.5Q_BEP～0.6Q_BEP之间,对应着进口轮缘侧的切向速度出现明显波动,速度环量剧增,同时压力脉动峰峰值出现极大值,结合内流场测试结果表明第1次驼峰与叶轮进口回流生成相关;第2次驼峰出现在0.33Q_BEP～0.4Q_BEP之间,叶轮进口回流已然生成,虽然强度不断增强,影响范围更广,但进口侧叶轮室壁面的压力脉动峰峰值不再增强,而出口侧叶轮室壁面的压力脉动峰峰值迅速增加,同时出口近轮毂及中间侧的速度分布明显恶化,回流区域增加,表明第2次驼峰与叶轮出口流场的剧烈变化相关。     

傅里叶非圆齿轮驱动四叶片差速泵设计与特性分析

提出了一种傅里叶非圆齿轮驱动的四叶片差速泵,并在叶片上安装与转动方向相同的单向阀。建立了傅里叶非圆齿轮传动模型和差速泵瞬时流量模型,采用Matlab编写了分析设计软件。利用该软件分析了相同泵结构参数下的3组典型节曲线参数对节曲线形状、差速泵瞬时流量、排量、单双泵和单向阀对脉动率的影响,并与偏心圆-非圆齿轮驱动的四叶片差速泵比较,得到双泵并联的傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵相比偏心圆-非圆齿轮驱动的差速泵在排量相当的情况下能使脉动率降低10.3%,在叶片上安装与转动方向相同的单向阀有效地解决了困液问题。     

基于声强信号分析和组合神经网络的发动机故障诊断

建立了一个基于声强信号分析和组合神经网络的发动机故障诊断模型。该模型首先运用小波理论分析各类故障下发动机产生的声强信号,获取反映发动机工作状态的频带特征向量,然后将特征向量用于组合神经网络训练,进行故障模式识别。通过对3Y丰田2．0发动机的试验数据分析表明,这种模型可有效提高故障诊断的效率和准确率。     

变性高阶比傅里叶非圆齿轮驱动差速泵设计与试验

为进一步提高差速泵性能,提出了一种变性高阶比傅里叶非圆齿轮驱动的六叶片差速泵。建立了变性高阶比傅里叶非圆齿轮传动模型和六叶片差速泵性能指标计算模型,编写差速泵性能分析软件。计算和分析不同阶数比和不同变性系数下的差速泵排量、流量和脉动率等性能,计算结果表明,高阶数比非圆齿轮副有利于提高六叶片差速泵综合性能,变性系数改变有利于降低单泵脉动率。经试验台测试,在相同泵尺寸及管路环境下,变性高阶比差速泵第一叶轮输入轴微应变均值下降35. 2%,降低了差速泵流量脉动。而非圆齿轮的不根切最大模数增加27. 7%,增强了承载能力。排量变化不大,降低了1. 2%。该设计更有利于低脉动、大载荷工况。     

差速泵叶轮边缘结构对转矩特性的影响

傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵在负载工况下有明显的周期性冲击现象,而在空载状态不存在。为提升差速泵运行平稳性,开展数值计算和试验研究,首先建立差速泵数值计算模型,利用数值计算方法对差速泵流场和驱动非圆齿轮进行流固耦合计算。计算结果表明,差速泵在吸、排液工况交替瞬间,叶轮存在转矩突变现象,主要原因是叶轮旋转对进、出口关闭或打开瞬间形成了水锤效应。为此,对差速泵叶轮边缘进行微圆角优化处理以形成流场过渡区。仿真结果显示,叶轮优化后的输入轴周期性转矩突变峰值至少可降低21. 58%,且吸、排液腔压力分布更为均匀。经试验验证,转矩变化趋势及转矩突变点基本吻合,2个叶轮优化后转矩最大变化幅度平均降低51. 20%。结果表明,差速泵叶轮边缘对转矩特性影响较大,叶轮边缘优化对减弱水锤效应及改善叶轮转矩特性非常有效。     

混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵多目标参数优化

混合高阶傅里叶非圆齿轮驱动的差速泵,排量、脉动率和齿轮不根切最大模数等性能指标影响因素复杂,为了方便快捷地获得最佳参数,建立混合高阶非圆齿轮阶数与差速泵叶片参数的基本关系和混合高阶傅里叶非圆齿轮传动数学模型;建立了排量、脉动率和不根切最大模数的子目标函数,使用功效系数法建立差速泵性能的多目标评价函数,采用遗传算法求解多目标函数,得到相同泵腔尺寸下具有最大排量和最小脉动率的满足不根切最大模数大于1.5的混合高阶傅里叶非圆齿轮阶数比和节曲线参数非劣解,优化后的差速泵最小脉动率为22.04%,排量为3 870.44 m L,相比已有文献,脉动率降低11.3%,排量增加3%。     

自由节曲线非圆齿轮驱动六叶片差速泵多目标参数优化及试验

为进一步优化差速泵性能,利用自由节曲线灵活的局部调整能力,该研究提出对自由节曲线非圆齿轮驱动的六叶片差速泵进行多目标参数优化,建立多目标参数优化计算模型,利用功效系数法和改进遗传算法求解差速泵排量、流量和脉动率综合性能最优的节曲线控制点Pareto解。结果表明,经过多目标优化后差速泵的综合性能提升明显,排量和非圆齿轮不根切最大模数显著增加,脉动率有所降低。为验证计算结果,开展自由节曲线优化前后对比试验,在相同测试环境和相同泵腔容积下,六叶片差速泵经过优化后排量增加3.3%,不根切最大模数为2.6 mm,增加30%,齿轮齿廓选择国家标准模数系列,实际模数2.5 mm,增加25%,改善最为明显,可大幅度提升非圆齿轮承载能力,脉动率降低3.1%。通过多目标参数优化可有效提升自由节曲线非圆齿轮驱动六叶片差速泵综合性能。     

小河道扑动水翼装置推水流动特性研究

在扬程几乎为零的平原小河道中,传统水泵存在运行效率低、稳定性差、架设成本高等问题。为提升平原小河道的水动力条件,提出了利用扑动水翼推动小河道水体流动的方法。并由此建立了扑动水翼的计算模型,针对不同扑动频率以及不同来流速度对扑动水翼推水性能的影响进行了数值模拟研究。设计了扑动水翼推水性能试验平台,在循环流道内进行了试验验证。结果表明：扑动水翼装置的流量与其扑动频率成正比,扬程与扑动频率的平方成正比。在固定频率下,扑动水翼的尾涡随着流速的增加从混沌状态逐渐形成双列反卡门涡街,装置泵水效率逐渐增加,直至最佳效率点;流速继续增加,反卡门涡街转变为单列,效率迅速下降。此外,扑动水翼装置具有扬程低、流量大等优点,在平原河流推水上具有优势。