单线圈径向流磁流变阀优化设计与性能分析

针对磁流变阀通过改变内部结构提高压降而导致阀体积增大、内部通道易阻塞的问题,在不改变普通单线圈径向流磁流变阀内部基本结构及外观尺寸的基础上,对单线圈径向流磁流变阀压降与压降可调系数进行了多目标优化,设计了一种带有隔磁套筒的单线圈径向流磁流变阀,并阐述了其工作原理,基于Bingham模型推导了其压降数学模型。采用有限元法建立了磁流变阀二维仿真模型,观察径向圆盘阻尼间隙处磁感应强度分布规律,建立约束条件,分析了磁流变阀关键部件尺寸对剪切屈服应力与压降等相关性能的影响。运用ANSYS零阶和一阶优化工具对磁流变阀进行几何尺寸参数优化,并对优化前后磁流变阀有效阻尼间隙处的平均磁感应强度,以及进出口压降进行仿真对比分析。在磁流变阀动态性能测试平台上,对优化前后磁流变阀压降性能进行实验测试对比,实验结果表明,当励磁电流为1. 8 A时,优化前磁流变阀压降为1. 84 MPa,优化后磁流变阀压降为2. 58 MPa,增加了40. 22%;优化前磁流变阀压降可调系数为7. 94,优化后压降可调系数为10. 07,增加了26. 83%;不同负载对磁流变阀压降效果影响不大。     

2D高速开关阀结构参数优化设计与实验

对高速开关阀的结构参数进行优化设计,以提高其动态响应性能。主要从伺服螺旋机构导控面积的增大、旋转电磁铁转动惯量的降低和将传动机构设计成变传动比3方面进行结构优化和改进。提出斜槽型的阀芯结构以增大伺服螺旋导控级的面积梯度;为降低旋转电磁铁的转动惯量,提高其动态响应,引入6片26°均布结构的旋转电磁铁;为提高力矩输出,改善初始阶段的快速性,提出了变传动比的传动机构,并给出变传动比曲线和力矩变化曲线。在分析其工作原理和过程后建立旋转电磁铁、传动机构和伺服螺旋导控机构的数学模型;并在Matlab平台进行仿真分析,研究表明,结构优化后的开关阀幅频特性曲线在-3 d B下频率为240 Hz左右;最后建立2D高速开关阀的实验装置,通过满量程阶跃响应和零位泄漏率对仿真结果进行实验研究。在工作压力14、21 MPa下,阶跃响应时间分别为8.9、8.0 ms,零位泄漏分别为4.7、5.6 L/min。     

垄上灭茬刀优化设计与试验

针对灭茬刀耕作阻力大、磨损严重等问题,优化设计了灭茬刀及刀辊。通过理论分析,得到影响灭茬刀耕作阻力和损伤情况的因素为灭茬刀正切刃滑切角、侧切刃滑切角和弯折角,并确定灭茬刀作业状态稳定时正切刃滑切角的取值范围为0°～16°,侧切刃滑切角的取值范围为47°～68°,弯折角的取值范围为90°～130°。在有限元软件ABAQUS中对土壤建立Drucker-Prager本构模型,并进行了灭茬刀切割土壤的运动学仿真试验,设计为三因素三水平正交试验。结果表明:影响灭茬刀作业过程中应力和应变变化的主次因素为侧切刃滑切角、弯折角、正切刃滑切角,当正切刃滑切角16°、侧切刃滑切角68°、弯折角110°时,灭茬刀的应力和应变较优,且方差分析得到各因素对应力和应变的影响均显著。田间试验结果表明:优化设计的灭茬刀较行业标准灭茬率提高9.57%,碎土率提高6.6%,灭茬深度稳定性系数提高4.2%,灭茬刀作业效果优良。     

超磁致伸缩致动器式脉冲喷射开关阀性能研究

鉴于超磁致伸缩致动器(GMA)的脉冲喷射开关阀性能受致动器结构参数的影响,建立了基于GMA的脉冲喷射开关阀流量与驱动电流之间的物理模型,并采用Matlab进行系统仿真.对比分析了开关阀中不同驱动线圈匝数、涡流时间常数、等效质量对开关阀频响伯德图和时域阶跃响应的影响,从而得到不同参数引起的开关阀工作带宽、响应时间等性能的变化规律,试验表明致动器结构引起的涡流时间常数是影响开关阀工作性能的主要因素,通过减小线圈匝数、缩短涡流时间常数可扩大致动器的频响范围,缩短响应时间.     

超磁致伸缩致动器式脉冲喷射开关阀性能研究

鉴于超磁致伸缩致动器(GMA)的脉冲喷射开关阀性能受致动器结构参数的影响,建立了基于GMA的脉冲喷射开关阀流量与驱动电流之间的物理模型,并采用Matlab进行系统仿真。对比分析了开关阀中不同驱动线圈匝数、涡流时间常数、等效质量对开关阀频响伯德图和时域阶跃响应的影响,从而得到不同参数引起的开关阀工作带宽、响应时间等性能的变化规律,试验表明致动器结构引起的涡流时间常数是影响开关阀工作性能的主要因素,通过减小线圈匝数、缩短涡流时间常数可扩大致动器的频响范围,缩短响应时间。     

双泵合流系统电-液联控合流阀设计与试验

设计了一种电-液联控合流阀,电磁阀和换向阀内反馈压力联合控制合流阀的开启和关闭,能够实现油液的双向流动,使流量调速区间更大,执行机构动作更为迅速。基于传统方法确定阀结构参数,设计U型过渡节流槽,在Matlab中建立通流面积模型并进行计算。建立电-液联控合流阀AMESim模型并进行性能仿真,仿真结果表明,该阀控制流量范围为0~5.83×10~(-3)m~3/s,流量变化平稳;在8~11.5 mm阀芯位移区间内,合流阀压力损失随阀口开度增加而降低,当阀芯位移为11.5 mm时,合流阀压力损失为0.18 MPa。起重机卷扬系统试验结果表明,该阀最大流量达6×10~(-3)m~3/s,最大流量下压力损失为0.27 MPa;单泵供油模式下卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为1.9 r/min,启动冲击为2.1 MPa,停止冲击为2.2 MPa,启动响应延时0.7 s,停止响应延时0.8 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为5.2 MPa,停止冲击为1.9 MPa,启动响应延时1.1 s,停止响应延时0.75 s。安装有该阀的双泵合流系统供油时,卷扬起升工况,卷筒最低稳定微动速度为2.17 r/min,启动冲击为2.5 MPa,停止冲击为0 MPa,启动响应延时0.65 s,停止响应延时0.28 s;卷扬下落工况,卷筒最低稳定微动速度为1.57 r/min,启动冲击为2.7 MPa,停止冲击为1.6 MPa,启动响应延时0.57 s,停止响应延时0.31 s。     

先导式减压稳压阀结构与性能优化设计

先导式减压稳压阀由主阀和控制系统两大部分组成，主阀启闭件可设计成多种形式，控制系统由导阀、启闭件动作执行机构、压力调整机构等组成，主阀与导阀设计为分离式结构，通过调节压力调整机构可以设置主阀出口压力，使其达到下游管路系统压力要求，压力波动将反馈至导阀，通过导阀的动作控制启闭件动作执行机构的驱动压力，进而控制启闭件动作，保持下游压力稳定。根据控制和动作要求对阀的几何参数、受力特性进行分析研究，提出阀门结构与性能优化设计的建议。     

荔枝去核机刀轴的优化设计与仿真

刀轴是荔枝去核机的核心部件.刀轴的往复运动对机构造成冲击,滑槽的单边受力使刀轴过度偏磨.针对这一问题对刀轴进行了运动学和动力学分析,建立了刀轴优化设计的数学模型,并利用MATLAB软件进行优化设计,确定出刀轴的最小质量为0.6421kg(比原质量减轻10.07％)、最佳滑槽升角为38.38..用Pro/ENGINEER软件建立了结构参数优化后的刀轴模型,并进行了静态载荷仿真.试验表明,滑槽的支反力随刀轴转速和滑槽升角的增大而增大,与理论结果吻合.优化后的结构参数和仿真结果对荔枝去核机的改进设计提供了依据.     

柴油机燃用二甲醚喷射与燃烧的试验研究

研究了2135型柴油机燃用二甲醚日寸的喷射与燃烧特性。测试了嘴端油管压力、针阀升程、缸内压力、氮氧化物排放等参数，计算了燃烧率和累计燃烧率。试验结果表明，该燃料的喷射与燃烧过程明显不同于柴油。二甲醚的油管压力升高率和压力峰值低，喷射滞后期及其负荷依赖性很大；相应地，其着火点迟后，着火点的负荷依赖性也很大；滞燃期短；缸内最高燃烧压力和压力升高率低；扩散燃烧快速。柴油机燃用二甲醚可大幅降低氮氧化物排放，并实现无烟、低噪声燃烧。     

柴油机高速强力电磁阀的数值模拟

高速强力电磁阀是影响柴油机电控燃油喷射系统性能的关键部件。通过高速强力电磁阀驱动特性的理论分析和数值求解喷油器电磁阀的磁场分布,对电磁阀动态响应特性进行了数值模拟计算。试验验证了模拟计算结果的正确性。     

2D电液高速开关阀设计与实验

2D电液高速开关阀是采用具有双运动自由度阀芯的两级高速开关阀,该阀利用旋转电磁铁和拨杆拨叉机构驱动阀芯作旋转运动,实现导阀功能,由油液压力差推动阀芯作轴向移动,实现阀口的高速开启与关闭。为提高阀的动态特性,旋转电磁铁转子设计成3个52°叶片环形均布结构形式,拨杆拨叉对旋转电磁铁的输出转矩放大5倍。为测试2D高速开关阀的动态特性,设计了双摆轮和旋转电磁铁驱动2D高速开关阀两种实验方案。在建立数学模型和制作样机的基础上,对其动态特性进行了数字仿真和实验研究,仿真与实验研究结果吻合,2D高速开关阀的液压伺服螺旋机构具有很高的频响,当用旋转电磁铁驱动时,在28 MPa工作压力下,阀芯轴向行程为0.8 mm,开启时间约为18 ms,6 mm通径阀流量高达60 L/min。     

高速插秧机底盘快速设计专家系统

针对我国高速插秧机主要依赖于进口、自主设计能力较差、传统设计周期长等问题,在分析相关文献资料的基础上,收集整理了大量的相关设计知识.应用知识工程的理论,研究了高速插秧机底盘设计知识的表示方法和插秧机快速设计推理机制.建立了插秧机各零部件参数化模型,以Visual Studio 2008、Oracle、Pro/E为主要开发平台,开发了整个设计系统,融高速插秧机底盘设计知识库、推理机和参数化模型为一体,实现了基于知识的高速插秧机底盘快速设计.     

发动机在线自动高速测试系统的设计

利用磁、气、光、机、电和现代计算机信息技术,将传统试验室测功机的测量方式与工业控制技术、机械手、信息管理及处理技术相结合实现发动机生产线的在线检测与管理,以及对生产线上待测发动机的自动调度、自动识别、自动移位、自动对接、自动装夹、自动加载等功能。该自动高速测试系统具有高智能、网络化、一体化等优点。对控制系统的设计和系统功能的实现进行了着重介绍。     

集中式排种系统中喷射供料器的选择和设计计算

结合工业喷射器的设计理论,作者设计了应用于农业工程中的喷射供料器。同时计算了压强损失．为集中式排种系统中风机的全压计算提供了数据参考。     

基于高速摄影技术的泵进水流道消涡试验分析

针对箱涵式进水流道底部易产生涡带的问题,根据涡管强度守恒定理提出了4种新型的消涡装置,为验证4种消涡装置的有效性,采用高速摄影技术分别对设置4种消涡装置的泵装置吸水喇叭管进口处的流态进行了摄影,成功捕捉到不同工况时涡带的生成,分析了有无消涡装置及2种新型消涡装置对泵装置能量性能的影响,分析表明,采用新型消涡装置不仅能消除箱涵式进水流道底部的涡带,还可改善喇叭管内部流态,提高泵装置的能量性能。     

发动机气门弹簧参数优化方法研究

建立了多目标优化函数,对发动机中多约束、多变量的气门弹簧进行了优化设计,克服了传统设计的不足,利用MATLAB解多约束、多变量的不等式方便快捷,可得到最优的设计参数.算例结果表明该方法具有工程实用价值.     

杠杆式水果高速分级卸料装置的优化设计

设计了一种杠杆式水果分级卸料装置,该装置可直接安装在水果自动分选机的滚子式水果输送装置上,输送过程中不影响水果的输送和翻转,可在自动分选机主控系统指令下自动实时完成水果的高速分级卸料。对分选杠杆和分选凸轮进行了优化设计,保证整个卸料过程对水果都没有明显的碰撞和冲击。实际运行表明,该装置能对大小相差近一倍的苹果实施高速平稳卸料,且卸料后的苹果没有明显损伤。