双环多杆天线展开机构运动学与动力学分析

针对一种双环多杆天线展开机构进行了运动学与动力学特性分析,首先分析了展开机构构型特征,并对整体机构进行了单元分解,基于螺旋理论,绘制了单元机构的螺旋约束图;进而建立了单元机构的螺旋约束方程组,然后通过螺旋速度递推求得机构中构件的角速度和质心线速度,采用坐标转换求导法得到了速度雅可比矩阵,利用螺旋导数并基于螺旋加速度合成法则得到了构件的螺旋加速度和角加速度以及质心线加速度;最后基于拉格朗日方程,建立了整体机构的动力学方程,通过数值计算与模拟仿真,分析得到了不同构件的运动学与动力学特性,验证了理论推导的正确性。本文分析的双环多杆天线展开机构为单自由度机构,整体结构简单,仅需一个驱动便可收拢和展开,基于螺旋理论和拉格朗日法相结合的运动学和动力学建模分析方法物理意义明确,可以较好地应用于此类空间可展开机构的分析中。     

苏叶在线分选系统设计与试验

针对我国苏叶人工分选劳动强度大、效率低、缺乏自动分选系统的问题,设计了苏叶在线分选系统,该系统由上料单元、检测单元、传输单元、分选单元、下料单元、供气系统以及控制系统组成。首先对苏叶图像进行预处理,进而获取叶片最小外接圆及其直径信息,最后根据确定的转换系数得到苏叶尺寸。为便于苏叶分选控制,设计了苏叶尺寸输出排序策略。试验结果表明,利用该系统能够实现苏叶的快速测量与分选,单幅图像处理时间约为0. 18 s,分选速度约为4片/s,系统测量总体平均绝对误差为0. 157 cm,总体分选准确率为90. 09%。     

基于螺旋输送机的设计计算

此螺旋输送机的设计主要用于饲料的传送,根据给定的输送量以及物料特性分别进行叶片用料实形、螺旋直径、螺旋转速等主要参数的设计计算。传动部分采用电动机带动皮带,皮带带动一级减速器、减速器连接机体的传动方式。根据计算得出的主要参数选择合适的电动机,从而确定带轮以及减速器的传动比,将主要后续工作引向一级减速器的设计,其中包括主要传动轴的校核、齿轮的选择等计算工作。最后根据计算所得结果整理出安装尺寸以及装配图的绘制。     

一种简便高效的螺旋叶片成形模具

螺旋推运器是稻麦脱粒机的重要组件 ,也广泛应用在粮食输送等机械中。由于螺旋推运器的螺旋叶片在制造过程中产生三维变形 ,如果按绕制圆柱弹簧的原理设计模具 ,叶片将无法脱模。调查分析表明 :现用的螺旋叶片成形模不同程度地存在以下 3个缺点 :①结构复杂 ,设备投资大 ;②生产成本高 ;③生产效率低。我们在制造5ＴＧ - 70型机动稻麦脱粒机螺旋推运器的螺旋叶片 (如图 1)时 ,设计了一种安装在车床上的专用模具。现介绍如下。图 1　 5ＴＧ -70型机动脱粒机螺旋推运器　　 1 模具的结构如图 2示 ,模具主要结构 :固定模 6、活动模 7、万向节 1…     

4-SPRR-SPR并联机构运动性能评价与尺寸优化

以一种空间五自由度4-SPRR-SPR并联机构为研究对象,结合实际应用工况对其进行运动性能评价与尺寸优化。建立并联机构的运动性能评价指标——运动/力传递性能,基于螺旋理论求解机构的输入螺旋、输出螺旋和传递力螺旋,并将其从局部坐标系进行坐标统一,通过增广矩阵法,得到机构的单位输出运动螺旋。将该并联机构作为搅拌摩擦焊机器人的主进给机构,并以焊接汽车铝合金轮毂为例,以优质工作空间(GTW)、全域传递指标(GTI)作为优化目标,基于遗传算法求解并联机构的尺寸最优值,绘制LTI性能图谱。研究结果表明,优化后的机构不仅其优质工作空间GTW明显增大,出现0.9的区域,而且全域传递指标GTI也得到相应的提高。     

半轴螺旋送器的有限元仿真和模拟分析

借助三维设计软件SolidWorks建立半轴螺旋送器的三维模型,导入有限元分析软件Comsol Multiphysics进行分析,得到半轴螺旋送器的应力和位移图以及5阶固有频率。结果表明:在静力学下,螺旋输送器在轴筒末端与叶片连接处存在最大188MPa,在叶片顶部曲率变化点偏下位置存在最大位移0.2mm,满足强度要求。本研究为螺旋输送器正常工作提供了保障。     

用传递矩阵法求解变截面钢板弹簧的固有频率

利用梁的模型对变截面钢板弹簧的固有频率进行了计算 ,首先把连续的梁分段离散 ,得到各叶片的离散系统 ,再将各叶片组成的子系统合成 ,利用边界条件进行求解。文章给出了计算实例 ,通过与有限单元法的比较 ,说明该方法计算简便、精度高。     

空间导叶叶片的一种测绘方法

介绍了一种实用且准确的空间导叶叶片的测绘方法。首先,根据导叶样品,测出导叶的各有关尺寸,作出外形图,然后去除外壳体,再保留一至两枚叶片,画等高线,测得叶片内外流线在等高线各点到中心线的半径尺寸,作出导叶的轴面投影图。接着,在叶片工作面的左侧,作一过导叶轴心线的垂直剖切面,与导叶内壳体外表面相交,测得叶片工作面一侧内、外流线上各点到垂直剖切面与导叶内壳体外表面各交点的弦长,并利用三角函数计算方法求得     

基于ANSYS的悬挂式挖坑机钻头静力学分析

利用参数化造型软件PRO/ENGINEER建立了一种悬挂式挖坑机钻头的三维实体模型,并将该模型导入ANSYS中对叶片进行有限元静力分析,得到了其应力分布规律和变形情况。分析时,采用8节点六面体单元进行网格划分,结果表明能够有效保证求解精度,使结果更加接近实际。另外,通过改变叶片结构参数,得到了螺旋升角与叶片强度变化的关系,为植树挖坑机钻头的设计和结构优化提供了理论依据。     

螺旋输送机螺距优化及效率研究

从螺旋输送机叶片制法开始对螺旋输送机进行合理简化,得到效率最优时螺距计算的理论模型。从摩擦学理论出发,推导出螺旋输送机的效率优化公式。选用适当的数学手段,计算出常用的螺旋输送机在效率优化后的螺距,对螺旋输送机螺距优化前后的效率进行了比较。对螺旋输送机效率最优时的螺距进行数据处理,用最小二乘法拟合出效率最优时螺距计算的通用计算公式。     

AutoCAD扩充绘制变螺距螺旋面展开图命令

通过添加绘制变螺距螺旋面展开图命令实例，阐述了如何运用AutoLISP语言在AutoCAD中进行命令扩充的方法和应用程序的设计方法，并提供了变螺距螺旋面展开图绘制的程序清单及程序加载和调用的方法。该程序一经调用，只要给出几个相关的参数，即可绘出变螺距螺旋面展开图。     

离心泵前置导叶设计与试验

借鉴传统风机前置导叶调节的经验,并针对其采用的二维翼型在叶片轮毂处由于翼型弦长较短对流体控制能力较差的缺陷,提出一种全新的适用于离心泵前置导叶预旋调节的空间导叶水力设计方法,该方法假定前置导叶出口的流体满足等速度矩条件,通过四次分布函数给定叶片安放角沿轴面流线的分布规律来控制叶片的空间形状,采用逐点积分法进行叶片骨线绘型,在圆柱展开面上对叶片骨线双面加厚完成三维空间导叶的水力设计。在此基础上,将该导叶应用于某离心泵,并对其在不同轴向位置和不同预旋角下进行了性能试验。结果表明：三维导叶能够有效拓宽离心泵的高效运行范围,改善其在非设计工况下的水力性能,且与无前置导叶工况相比,最高效率可提高2.0%,从而达到为离心泵增效节能的目的。     

基于FFD方法的离心压气机叶片优化设计与试验

为了改善离心压气机叶片多工况优化设计时面临的设计空间大、冗余搜索、灵活性不足、优化效率低等问题,提出了基于自由曲面变形技术(free form deform, FFD)的离心压气机复杂曲面叶片参数化方法,建立了叶片局部几何区域与三维空间网格控制体的映射模型,研究了样条曲线基函数几何特性对叶片几何构型的影响,实现了离心压气机叶片几何外形的局部精细化改型.结合B样条基FFD参数化方法、多目标进化算法和计算流体动力学对复杂叶片的局部区域进行了多工况气动寻优,优化结果表明:在满足约束条件的情况下,流场结构得到进一步的改善,额定工况和常用工况等熵效率分别提高了0.48%和0.40%,喘振裕度分别提升了1.6%和1.8%,利用较少的设计变量实现了离心压气机复杂曲面叶片高效灵活的精细化设计,为离心叶轮的气动优化设计提供了新的理论依据.     

两段变曲率叶型离心泵设计研究

基于Fluent泵内部全流场数值模拟及性能预测,对IS65—40—200型泵进行了两段变曲率叶型改型尝试．分析了加短叶片前后两段变曲率叶型离心泵性能的变化规律,发现加短叶片后泵的扬程明显提高且效率基本相同．对比了具有不同改型比例的两段变曲率叶型离心泵的性能,分析改型比例对泵性能的影响,确定了改型比例范围．分析了改型前后泵性能的变化规律,总结了两段变曲率叶型离心泵改型方法．提出了两段变曲率叶型离心泵的设计方法：先设计一台基础离心泵,且基础泵最高效率点的流量在小流量区域,再在此基础上改型设计．通过样机试验,验证了此设计方法的可行性．研究表明：两段变曲率叶型离心泵比同设计参数的普通离心泵尺寸小,轴向力低     

轴流式水轮机叶片曲面重构技术

详细讨论了散乱点云数据采集、点云数据的预处理、点云三角化、采用NURBS为基础的曲面重构方法以及曲面光顺与精度检测等方面内容,为具有自由曲面特征的叶片类部件提供了曲面重构流程.针对基于散乱数据的轴流式水轮机叶片外形曲面重构问题,在阐述模型重构过程基本理论的基础上,根据曲面特征进行区域分块,提出了基于流线和轴面截线构造矩形域曲面片的方法,获得了符合设计要求的叶片实体模型.研究结果表明：该方法重构的数字化模型具有良好的光顺性和精确性,为后续作业奠定了基础,为逆向工程技术应用于流体机械行业提供了客观依据.     

离心泵叶轮叶片CAD/CAM系统集成

针对基于传统加工方式的离心泵水力CAD软件设计结果在叶片曲面造型及数控加工方面存在的问题，提出了一种沿轴面截线进行造型的新方案。在此基础上，开发了离心泵水力设计CAD软件的接口程序，结合Pro/E软件包，实现了离心泵叶轮扭曲叶片的几何造型。对数控加工自由曲面叶片刀具干涉问题进行分析，实现了平头端铣刀无干涉刀位轨迹的自动生成，利用动态仿真进行了刀位验证。     

基于三维点云的苹果树叶片三维重建研究

叶片是果树冠层的重要组成部分,对其进行三维重建研究不仅可以对叶片形态特征进行分析,还能为冠层光照分布计算以及果树整形修剪提供理论基础。三维激光扫描仪以非接触、高效、快速获取数据的优势被大量应用于三维空间信息采集工作中。本文提出一种基于三维点云的苹果树叶片结构形态三维重建方法。首先针对叶片的形态特点选择合适的三维激光扫描仪获取苹果叶片三维点云;基于包围盒法搜索K邻域,计算点云中点与其邻域点的平均距离,并设定距离阈值作为判定中心点是否为离散点的依据,进而确定离散点并去除;利用最小二乘原理实现点云局部曲面拟合以及法向量、曲率的计算,提取叶片边界点;对于非边界点部分,根据中心点法向量与其邻域法向量的关系,对点进行不同程度的精简;最后对处理后的叶片点云完成三维重建。结果表明,构建的叶片模型能够较好的保留叶片的三维形态特征,可以为果树冠层重建和光照分布计算提供基础。     

基于自由曲面变形方法的离心泵叶片载荷优化

针对传统离心泵叶片反问题及其优化难以进行,提出了基于载荷驱动的离心泵叶片自由曲面变形反问题方法,构建了更为稳定有效的晶格变形函数。根据离心泵叶片载荷分布特征采用多段样条曲线对离心泵叶片的载荷进行参数化控制,在控制变量空间进行试验设计,采用响应面方法对叶片载荷分布规律进行优化研究,得到了离心泵叶片载荷分布规律与对应的叶片形状及叶片水力性能间的关系,得到了低比转速离心泵叶片理想的载荷分布规律。算例优化结果表明:提出的离心泵叶轮叶片载荷优化理论及方法是可行的。     

三元件向心涡轮液力变矩器环面流线法设计

对三元件向心涡轮液力变矩器的设计方法进行了研究,提出了基于环面流线的设计方法.将流体质点在液力变矩器内部的运动看作为在环面上的曲线运动并可分解为轴面分量和周向分量,推导了轴面流线方程和环面流线方程.分析了叶片对于流线的影响,给出了流线型叶片厚度函数.将叶型骨线和叶片厚度函数相结合,得到了叶片表面的计算方程.研究结果表明,三元件向心涡轮液力变矩器的轴面流线和环面流线都比较接近抛物线.     

钻头结构对烟苗移栽成穴质量影响的研究

为探究叶片式钻头结构对成穴质量的影响,以自行设计的叶片式钻头为研究对象,通过理论及试验的研究方法探究钻尖结构、螺旋升角、螺旋叶片高度和叶片旋向对钻头成穴质量的影响。结果表明:三角形钻尖与锥形钻尖钻头(E1、E2)在工作时的振动加速度分别为31.55、10.89m/s 2;螺旋叶片高度为80、100、120mm(E3、E4、E5)时,排土量分别为298.29、325.96、436.96g;正向与反向叶片钻头(E2、E3)排土量分别为154.43、298.29g,附土量分别为105.60、31.07g,振动加速度分别为10.89、9.96 m/s 2。在钻头结构为锥形钻尖、螺旋升角为60°、螺旋叶片高度为120mm、瓦片式叶片为反向时,成穴质量最佳。研究可为烟苗井窖式移栽叶片式成穴钻头的优化提供参考。