一次曲率半径函数涡旋重构型线动力学特性

应用法向等距原理构建了基于始端一次曲率半径函数方程的涡旋型线;建立了基于母线参数的吸气腔、压缩腔和排气腔容积数学模型,得到了涡旋压缩机的轴向、切向和径向气体力随曲轴转角的动态变化历程,研究了一次曲率半径函数型线参数对压缩机动力学特性的影响。数值模拟结果表明：一次曲率半径函数始端重构型线的参数显著影响涡旋压缩机的动力学特性;母线始端一次曲线与基圆渐开线连接点处曲率半径的不连续性导致了径向气体力的波动和极性变化,进而对径向间隙的密封、泄漏损失和轴承寿命产生直接影响。     

基于正交标架矢量函数的涡旋机械集成型线研究

基于正交标架矢量函数理论,建立了满足条件的型线方程矢量函数通用表达式.深入研究了涡旋型线的啮合条件,阐述了构成涡旋型线所必须满足的基本啮合条件.从型线的笛卡尔坐标方程出发,以切向角函数集成形式表示曲率半径,推导出了曲率半径函数表示的型线微分方程.以4种典型型线为例,确定了曲率半径函数系数与广义展成半径和广义基圆半径之间的对应关系.示例给出了正三角形渐开线型线的曲率半径函数微分方程.以切向角函数表示的涡旋集成型线不但能涵盖现有型线种类,而且通过对切向角级数系数的优化和控制可构造性能更为优良的型线类型.     

拖拉机涡旋压缩装置内部流场CFD分析

以拖拉机涡旋压缩装置为研究对象,利用MatLab建立了一种涡旋压缩装置的复杂组合式涡旋线数学模型,该涡旋线由基圆渐开线、高次曲线及圆弧组成。进一步借助CFD对涡旋压缩装置的内部流场进行数值模拟,得出该组合式涡旋曲线压缩腔的内部流场分布及内部流场与涡旋线曲率的关系,为进一步研究组合式涡旋线压缩装置的设计方法提供理论支持。     

气动柔性扭转关节动态特性研究

基于力矩平衡原理建立了气动柔性扭转关节的基本动力学模型,基于绝热气体能量守恒方程建立了扭转关节FPA的充放气动态模型.分析了FPA初始壁厚、FPA平均半径、FPA初始角度、管接头出口面积等参数对扭转关节动态特性的影响.仿真结果表明:FPA初始壁厚、平均半径和初始角度对扭转关节转角和动态过程的影响较大,管接头出口面积对扭转关节转角和动态过程没有影响.实验结果与仿真分析基本吻合,表明建立的气动柔性扭转关节模型能够准确地描述其动态过程及特性.     

内环流活塞泵转子型线及运动仿真

以内环流活塞泵齿形型线为研究对象,对其啮合特性进行了研究.根据内环流活塞泵转子运动规律,基于内转子齿形型线为圆弧,建立动坐标系.假定外转子不动,内转子作相对运动,在国内首次推导出外转子齿形型线的计算式.通过实例计算及运动仿真分析,验证了齿形型线方程及计算公式的正确性.     

基于特征线方程N—S方程非增量型分离算法

为克服传统有限元方法求解流场时由于对流项占优而引起的求解振荡和基函数选择困难的问题,推导了基于特征线方程的粘性不可压N-S方程的增量型和非增量型分离算法的公式及求解步骤,并讨论了两者的Babuska-Brezzi条件.沿着特征线方向,N-S方程的对流项消失,方程矩阵是自伴随矩阵,可以自动满足有限单元法中能量泛函最小的要求,并可以给出合理的粘性耗散项.动量方程的求解采用非增量型分离算法,压力和速度可以采用任意阶次的插值函数,离散后的方程自动满足Babuska-Brezzi条件.为验证算法的可靠性,采用T3P3空间等阶次U-p单元计算了方柱绕流.结果表明：基于特征线方程的非增量型分离算法可以很好地应用于粘性不可压流场的计算,与目前流行的其它方法相比,该算法有明显的优势.     

空间柔性闭链机器人动力学建模与振动仿真

空间闭链机器人的柔性连杆在高速运行状态下产生的弹性变形对系统振动效应具有重要影响.为准确分析柔性连杆对空间柔性闭链机器人振动特性的影响,采用有限单元法对柔性构件进行离散,基于浮动坐标系法描述构件位移场,最后通过Lagrange方程建立空间刚柔耦合闭链机器人动力学模型及振动方程,并分析系统固有频率和振型函数.基于同等参数...     

可视化编程技术在发动机外特性曲线绘制中的应用

通过对汽车发动机外特性的理论分析,在处理汽车发动机外特性曲线时,建立了一种适合处理发动机外特性曲线的三次样条函数拟合的数学模型,在C Builder可视化开发平台上,编制了汽车发动机外特性曲线绘制程序.利用三次样条函数插值法对实验数据进行拟合,实现了发动机外特性曲线绘制的自动化.     

空间机构连杆的运动分析

建立了空间连杆机构的分析模型,利用矢量回转法确定了空间机构连杆上沿任一直线作匀速运动的动点轨迹矢量方程,即动点轨迹方程,并进一步地对矢量方程进行微分求出动点在任一瞬时时刻的速度和加速度;建立了空问机构连杆上任一直线的轨迹曲面方程,即连杆曲面方程;再应用MATLAB函数绘制了空间机构连杆上任一直线上动点的轨迹曲线、速度和加速度图以及连杆曲面图,为空间机构研究和机器人设计提供了理论基础.     

气动柔性扭转关节动态特性研究

基于力矩平衡原理建立了气动柔性扭转关节的基本动力学模型,基于绝热气体能量守恒方程建立了扭转关节FPA的充放气动态模型。分析了FPA初始壁厚、FPA平均半径、FPA初始角度、管接头出口面积等参数对扭转关节动态特性的影响。仿真结果表明：FPA初始壁厚、平均半径和初始角度对扭转关节转角和动态过程的影响较大,管接头出口面积对扭转关节转角和动态过程没有影响。实验结果与仿真分析基本吻合,表明建立的气动柔性扭转关节模型能够准确地描述其动态过程及特性。     

加工内燃机车齿轮滚刀的设计制造和应用

针对内燃机车牵引传动中某些齿轮要求高的抗弯强度,齿根过度曲线应有最大曲率半径(即齿根倒圆凹坑)时,标准滚刀不能加工的问题,论述了设计、制造突起滚刀的方法,分析了这种带圆头突起(即齿顶变厚)滚刀的廓形特点、参数选择及计算方法,列出了相应的计算公式和技术要求,提出了设计和制造中几个应注意的问题。     

心尖锚的力学分析

设计了一种六齿镍钛合金锚钩用于封堵器等二尖瓣、三尖瓣返流修复系统的心尖固定,并对其力学特性进行研究.通过分析心脏结构及解剖数据,确定锚钩形状和可控尺寸设计变量,利用Solidworks建立锚钩3D模型,运用Abaqus软件对23个不同尺寸锚钩模型的入鞘过程进行有限元计算,分析锚钩入鞘过程中的最大入鞘力、最大冯米塞斯应变和入鞘轨迹的影响因素.制作了一种规格锚钩实物,与计算结果进行对比分析.结果表明:鞘部长度、鞘部角度及齿宽对应力、应变的影响最大,可以通过减小鞘部长度、鞘部角度及齿宽,有效降低最大应力、应变值;厚度、曲率半径及齿宽对入鞘力起到决定性作用,而根长和角度对入鞘力的影响很小;轴向刺入深度主要通过控制鞘部长度及鞘部角度来定义,径向刺入深度则由曲率半径的大小所决定.研究可为需心尖固定的心脏介入产品设计提供一定的借鉴意义.     

外齿轮式高压油泵全齿面润滑的理论分析

为探究困油压力和异齿数对外齿轮式高压油泵全齿面润滑的影响,基于齿轮传动的几何关系,将全啮合齿面分成3个啮合区、8个位置点和7个过程,并以主动齿轮的啮合曲率半径为变量,建立了全齿面的啮合力公式和基于弹流润滑理论的膜厚公式,并对最小膜厚和最大啮合力发生的位置作出准确的判断。实例的研究表明：啮合力的变动很大,全齿面润滑总体上属于刚性一变粘度的边界润滑;不同啮合点可能会采用不同的膜厚公式;异齿数能缓解啮合力的波动和改善齿面润滑状态,但效果不明显。由此得出外齿轮式高压油泵的齿面润滑确实有别于常规的齿轮传动,因而不能直接应用现有的计算公式。     

转子泵容积利用系数的通用计算模型

为构建适用于各类外啮合转子泵容积利用系数的通用计算模型,首先,针对能减少径向泄漏的一类宽顶转子,给出通用轮廓构造和关于瞬心半径的轮廓方程;其次,基于一对结构与尺寸完全相同的转子副,通过分析其处于最小余隙位置的几何关系,逐步推导出共轭截面积、容积利用系数关于瞬心半径的精确计算公式;最后,以摆线转子进行实例验证.结果表明:...     

球形机器人驱动系统设计与路径跟踪控制

设计了一种球形机器人驱动系统,通过在竖直平面内调整滚动轴的水平倾角控制转向,由一个变量,即滚动轴的水平倾角就可以表征滚动轴,因此控制模型中仅有水平倾角和驱动电动机转速两个变量,不需要复杂的运算就可以确定控制策略。引入相对曲率半径的概念,作为转向控制指标,借助微分几何中平面曲线论的唯一存在定理,通过改变滚动轴的水平倾角使轨迹与路径的相对曲率半径在对应点达到一致,以实现对路径的跟踪。所给出的球形机器人驱动系统及其控制策略不需要测量传感器确定运动状态,而是通过运行时间计算轨迹弧长实施控制。针对相对曲率半径的几个特殊值验证了控制策略的正确性,仿真结果也证明了算法的可行性。     

直线-共轭内啮合齿轮泵的设计方法

以直线-共轭内啮合齿轮副为研究对象,对直线-共轭内啮合齿轮副的啮合特性进行了系统研究,得到了直线-共轭内啮合齿轮泵转子的较完整的设计方法.介绍了这种泵的工作原理,并综合齿轮及齿轮泵的设计计算方法,分析了直线-共轭内啮合齿形的基本参数和计算公式,给出了基本参数的选取和计算方法,推导了流量计算方程;利用平面啮合定理(Willis定理)和齿廓设计基本方法,分别得到了内、外齿轮的齿廓曲线方程.通过实例,求得其基本参数及齿廓曲线方程,并绘制出直线-共轭齿轮泵转子的图形,验证了基本参数和计算公式的合理性及齿廓曲线方程的正确性.     

动载式水田土壤流变仪的研制

以四元件Burgers模型作为水田土壤的通用流变模型，通过将随时间随机增长的压力简化为时间的阶梯函数导出了动载条件下水田土壤的压力一下陷量一时间曲线，并提出了据此曲线用最优化理论计算土壤流变参数的方法；在此基础上，研制了一种基于虚拟仪器原理的动载式水田土壤流变仪。该种仪器可自动完成测量数据的采集、贮存及流变参数的计算。试验表明，该仪器所测的土壤流变参数与据静载下土壤的蠕变曲线计算的流变参数数值基本一致。     

基于机器视觉的花菇分选技术

为了实现花菇的自动分选,设计了一种基于机器视觉的花菇分选系统,并提出了相应的算法。针对花菇分选中花菇的菇柄长度、形状类别和菌盖面积这3个重要分选指标,提出了一种曲线结构特征分析的分选方法。跟踪花菇边界并计算曲率,根据边界上点运动变化模式判断曲线凹凸性,利用曲线类半径识别并定位菇柄的位置。使用极坐标意义下的线性插值重建去除菇柄的菌盖边界曲线,在重建曲线基础上提取9种形状特征参数和1个大小特征参数,利用主成分分析法从9个形状参数中提取相应的3个主分量,以这3个主分量作为输入,构建K近邻分类器作为形状分选模型。结合花菇的菇柄识别情况、形状等级和大小等级共同判定花菇的最终等级。试验表明,菇柄识别正确率为91.4%,且菇柄识别能显著提高形状分选的准确率,最终形状分选正确识别率可达95.6%,花菇等级分选正确率为92.2%。     

气吸式排种器卸种机构设计与试验

为解决气吸式排种器因吸孔堵塞、种盘振动较大导致的漏播问题和气流扰动引发的投种不均匀现象,优化设计了卸种机构。改进了卸种机构安装位置,确保排种器在携种区能够对种子有较好的吸附作用,防止飞种,同时减少碰撞和弹跳,使得种子在携种区气室末端脱落的概率相比于改进前降低了1.67%。推导出一种适用于卸种轮和种盘之间配合的齿面曲线,并通过ADAMS仿真的方式,提取啮合力、径向力和轴向力3个指标,模拟验证了卸种轮齿设计的合理性,表明该曲线方程适用于不同种盘和吸孔数卸种轮的设计,其啮合平稳可靠,具有良好的通用性。以卸种机构、前进速度和负压为因素进行3因素试验,通过分析不同速度下卸种机构和负压之间的差异性和试验整体方差,确定了影响合格指数、重播指数、漏播指数的关键因素。选取优化后的新卸种机构进行回归分析,通过回归方程得出所设计排种器在10、12、14 km/h作业速度下的最佳作业参数,并进行了试验验证。结果表明:新卸种机构能够有效提高合格指数、降低高速作业漏播指数和粒距变异系数,在作业速度为10~14 km/h、负压为3.43~3.81 k Pa时,合格指数达到96.8%,漏播指数小于等于2.0%,重播指数小于等于1.2%,各项指标优于国标要求。     

摆线转子泵转子结构参数的确定

介绍了在摆线转子泵的设计中。如何较准确地选择内、外转子的各种参数，以及选择这些参数的步骤和判定方法，并对外转子齿根圆和齿面的过渡圆弧与齿面相切之点所应处的正确位置进行了分析研究，为避免设计过程中因过渡圆弧半径r0选择的随意性而导致r0过大出现干涉，或r0过小而降低圆弧的过渡效果，给出了正确选择该参数值的求解公式。