垂直摇臂式喷头导流器的流固耦合分析

以垂直摇臂式喷头的导流器为研究对象,对导流器从水射流中获取的驱动力进行理论分析和试验测量.基于流固耦合原理,初步建立了垂直摇臂式喷头导流器驱动力数值模拟计算模型,并通过试验结果验证数值模拟结果的准确性.将流场计算结果加载到导流器固体域上,对导流器进行了力学分析和模态分析.结果表明:模拟得到的导流器从水射流中获取的驱动力值与试验值的最大偏差为15.98%,但随着压力的升高,偏差值逐渐降低;通过力学分析得到导流器在受水射流冲击时的变形主要分布在弯曲叶片部分;通过有限元模态分析,得到导流器前6阶模态的固有频率和振形,当导流器的工作频率小于122.6 Hz时,其振动以一阶振形为主.为了提高导流器的工作稳定性与可靠性,可以通过改进局部结构或提高材料的力学性能实现.     

摇臂式喷头摇臂应力分布的试验研究

分析了摇臂式喷头摇臂断裂的主要原因，根据对摇臂动应力变化的实际测量，对如何分析与提高摇臂强度进行了探讨。     

摇臂式喷头摇臂强度的分析与计算

摇臂式喷头摇臂是变截面，冲击动载荷构件。文中对这一构件进行了强度分析与计算，建立了强度计算的受力模型，给出了摇臂强度计算公式及计算实例。     

摇臂式喷头稳流器结构参数正交试验

喷头中稳流器的作用是阻断喷管中的横向环流,消除二次流使水流平稳顺直,从而降低水流湍流程度、提高喷头出口速度的均匀性,达到增加射程的目的。在喷头设计中,对稳流器的考虑主要有三方面:稳流器形式、稳流器的长度及稳流器的安放位置。以Nelson公司的SR100喷头为例,以喷头的出口湍动能和流量作为考核指标,采用三因素三水平的正交设计,通过数值模拟,分析得到稳流器结构参数对喷头出口湍动能和流量的影响规律。研究结果表明,喷头内部安装稳流器能有效降低喷头出口水流的湍流程度,但会稍微降低喷头的流量;稳流器三因素中稳流器形式对喷头出口湍动能影响最大,长度次之,安放位置最小;对喷头流量的影响顺序依次为稳流器形式,安放位置和稳流器长度;筋片形稳流器的效果最好,稳流器的长度最好与喷管的长度相等。     

PY140型摇臂式喷头摇臂碰撞过程数值模拟

基于显式动力分析软件ANSYS/LS〖CD*2〗DYNA,建立了摇臂式喷头摇臂绕轴旋转、碰撞喷体 的 有限元分析模型,在3种摇臂转动角速度和喷体安装弹性橡胶垫与否的组合工况下,对摇臂 与喷体的碰撞过程及动应力分布进行了计算模拟。结果表明,PY140型摇臂式喷头在转动 角速度400(°)/s时,计算的碰撞动应力峰值为423MPa,与试验值的误差小于05%,预 测的发生位置距离摇臂转轴中心15cm,与试验结果相同。摇臂各断面的动应力极值和碰撞 接触应力均随转动角速度的增加而增大,喷体打击块安装橡胶垫后,3种转动角速度下动应 力峰值平均降低了104%,但接触时间平均增加了766%。     

PY_1 30型摇臂式喷头摇臂运动规律试验研究

采用先进的高速摄影技术,对PY130摇臂式喷头的导流器受水射流冲击进行了试验研究,得到了摇臂运动规律,并与摇臂解析公式进行了对比分析。结果表明正转撞击周期随着进口工作压力增大而增大,反转撞击周期和正、反转过程的非自由运动时间随着进口工作压力的增大而减少。正转过程的自由运动时间要远大于非自由运动时间,反转过程的非自由运动时间约占撞击周期的25%。在正转过程的自由运动阶段,摇臂角位移变化呈正弦曲线;在正、反转运动过程的非自由运动阶段,角速度变化无明显规律。角位移和角速度的试验值与计算值在数量级上是一致的,试验值高于计算值。     

弹尾形稳流器对摇臂式喷头内流道水力性能影响

对PY140型摇臂式喷头在不同的弹尾形稳流器与喷嘴直径组合工况下进行了喷头内流道水力性能试验。结果表明:喷头内流道阻力损失与喷嘴直径、稳流器长度及进口工作压力呈正比,并建立了回归模型;喷管段产生的阻力损失与喷头内流道阻力损失之比的平均值为0.666;当进口工作压力一定时,喷嘴工作压力与喷嘴直径、稳流器长度呈反比,喷头流量的最大相对误差为4.7%;锥角为40°的圆锥形喷嘴流量系数算术平均值是0.928。     

六方(四方)型摇臂式喷头(一)

本文介绍了六方（四方）型摇臂式喷头的发明思路、初试结果与评价，指出了开发六方（四方）型摇臂式喷头的必要性与可能性，规定了具体的性能指标，指出了今后拟重点开发的结构方案。     

全射流喷头与摇臂式喷头的对比实验

提出摇臂式喷头和全射流喷头的计算公式,通过实验对比它们的参数.结果表明,全射流喷头步进角度和步进频率主要由导管长度决定,导管越长则步进角度越大,步进频率越小.对于摇臂式喷头,它的步进角度和步进频率的可改变幅度不大,因此全射流喷头具有一定优越性.提出了全射流喷头步进角度与管长之间的关系式,左右压差与导管长度和工作压力的经验公式.     

旋转式水稻钵苗移栽机构移栽臂设计与试验

旋转式水稻钵苗移栽机构移栽臂是移栽作业的执行部件,控制取秧和推秧动作,直接影响移栽机构取秧和推秧的成功率。针对原水稻钵苗移栽机构存在取秧时间长、成功率偏低,无推秧装置、推秧效果差等主要问题,对其移栽臂结构进行改进设计,优化凸轮机构,减小凸轮推程运动角,增加推秧装置。建立机构虚拟样机,研制机构物理样机,开展机构虚拟运动仿真和高速摄像运动试验。比较虚拟仿真和高速摄像试验移栽机构夹取秧苗时间的缩短情况,结果基本一致,表明移栽臂的改进设计是正确和合理的。开展安装不同凸轮机构和有无推秧装置的移栽机构的取秧试验,改进后的机构取秧成功率和推秧成功率分别为94.3%和98.6%,远高于改进前的82.9%和88.6%,表明改进后的机构能够更好地满足水稻钵苗移栽工作要求,且具有很好的工作性能。     

车用转筒式电涡流缓速器结构参数研究

介绍了转筒式车用电涡流缓速器的结构,提出了运用正交回归旋转设计来分析结构参数对制动力矩的影响程度,并且进行了试验验证。试验结果和分析为转筒式电涡流缓速器的优化设计打下了基础,为缓速器产品系列化设计提供了依据。     

贯流风机结构参数优化组合研究

利用计算流体力学对叶片扭曲角为30°的贯流风机三维内部流场进行了数值模拟,并研究了各个结构参数（蜗壳间隙、蜗舌间隙、叶片内圆周角、叶片外圆周角、叶片数、叶轮内外径之比和叶片扭曲角）对贯流风机性能（出风口体积流率）的影响。采用正交试验设计方法,确定了上述7个结构参数的最优组合,并得到在定叶轮外径和转速下,结构参数最优组合为：蜗壳间隙εc为1mm、蜗舌间隙εt为2mm、叶片内圆周角α为90°、叶片外圆周角β为20°、叶片数n为30、叶轮内外径之比γ为0.75、叶片扭曲角θ为90°,优化后贯流风机出风口体积流率比优化前提高了25.2％。在贯流风机性能参数检测台上,试验测试了在定叶轮外径和不同叶轮转速下,优化后与优化前贯流风机出风口平均风速大小。试验结果表明优化后出风口平均风速比优化前增大了4.6%,试验结果和理论计算结果基本吻合。     

碟式分离机立轴系统结构参数对临界转速的影响

在建立分离机立轴轴系计算模型的基础上,采用有限元分析软件ANSYS进行分析计算,得出碟式分离机立轴系统各阶临界转速,与实测结果相比,两者具有较好的一致性;对影响轴系临界转速的结构参数进行了计算分析比较,明确了主要零部件对各阶临界转速的影响,为该类机器的结构设计和动平衡提供依据。     

机械手臂结构设计与性能分析

工业机器人具有工作空间大、结构紧凑、灵活性好等优点,但工业机器人机械臂的串联结构形式使其整体刚性存在不足。机器人的末端负载完全由关节处的伺服电机分担,增加了机械臂的驱动功率及能耗。针对上述问题提出一种具有机械手臂的机器人结构,机器人大臂和小臂采用平行四边形框架及对角线驱动的结构形式,利用平行四边形框架平衡外部弯矩作用。仿真结果表明,与工业机器人相比,在仅有外部重力负载作用时大臂的驱动功率可以降低20%~80%,小臂的功率与工业机器人相当;在仅有外部弯矩作用时,无需消耗电机的驱动功率,从原理上降低了机械臂的驱动功率及能耗。此外,对机器人整体刚度进行计算,计算结果表明,此机器人的整体刚度优于工业机器人,有利于提高机器人在搬运、码垛等作业中的负载能力。     

城镇净化沼气池设计参数和环卫效果的研究

本文调查了７８处住宅净化沼气池和３０处标准化粪池，分析比较了２８处净化沼气池的设计参数，吸收部分厌氧处理技术，并对装置结构和处理工艺作了调整和改进后，设计制作了模拟装置，分别作了处理粪污和生活污水的常温实验，出水水质达到《污水综合排放标准》二级标准和《粪便无害化卫生标准》要求。提出了以进水水质，水量、滞留期及人均池容等的综合设计参数和两种处理工艺，简化了容积计算公式，并经现场应用验证。     

基于iSight的柴油机喷油摇臂结构优化

喷油摇臂是控制发动机喷油的关键部件,工作过程承受往复周期负载,容易疲劳失效,优化喷油摇臂对提升发动机整体性能具有重要作用。基于此,分析了传统叉形柴油机摇臂容易断裂的原因,通过AVL Excite TD进行动力学分析和实验验证,得到摇臂泵喷嘴侧反作用力负载,在Abaqus中对摇臂进行有限元分析,给出摇臂发生破坏性断裂的机理。通过iSight优化软件与Abaqus集成,采用优化有限元方法,以摇臂承受的最大应力值为目标函数,应用粒子群算法进行优化求解,设计了新型的摇臂结构。对两种摇臂机构的强度、刚度及抗疲劳性进行了对比,结果表明,新结构明显优于传统叉形结构。最后,对设计的新型摇臂机构进行了耐久性实验测试,验证了新结构设计的合理性和优越性。     

基于ZigBee网络和机械臂的智能灌溉系统设计

为了解决偏远及地势复杂地区的自动灌溉控制问题,设计实现了一套嵌入式自动化节水灌溉系统。以STM3 2嵌入式控制器为核心,采用无线Zig Bee网络技术采集室外环境参数,通过上位机监测被测区域的温湿度变化,控制执行机构实现监测环境的温湿度控制调节。中央控制器与上位机采用E31-TTL-50无线通信,采用窄带无线方式进行数据传输,实现了机械臂智能灌溉、上位机远程监控系统查询、设置参数及实时监测等功能要求。     

四面体式折展机械臂设计与分析

为解决现有部分机械臂收拢率低、末端姿态不可调节等问题,基于四面体单元提出一种折展机械臂机构。首先,阐述了一种单自由度四面体单元机构,该机构具有高刚度和较好的折展性,基于螺旋理论分析了四面体单元的自由度;其次,将多个四面体单元通过特定组合构造一种多自由度折展机械臂机构,以2个四面体单元组成的机构为例,基于几何方法求解各节点的位置、姿态和速度,并得出多个单元组合机构的运动规律;通过ADAMS仿真分析对运动理论分析结果进行验证,应用Workbench有限元仿真软件进行静力学和模态分析;最后,进行了折展实验。研究表明,基于四面体单元的折展机械臂具有多自由度、姿态可调及大收拢率的特点。     

连续流粮食干燥控制系统变量分析与结构设

针对粮食干燥影响因素多且不确定,以及测量结果存在滞后的问题,提出了连续流粮食干燥被控变量和控制变量的选择方法,通过实验数据对影响粮食干燥过程的各因素及各因素对粮食出口含水率的灵敏度进行了分析.结果表明,影响较大的因素有排粮电动机转速、热风温度、粮食初始含水率,影响较小的因素有环境温度、热风和冷却风风量、粮食初始温度.设计了连续流粮食干燥过程自动控制系统的控制结构,引入微分环节可有效抑制因测量而造成的滞后现象.