超磁致伸缩材料的简称为GMM,其是一种能够实现电—磁—机械能转化的新型材料,基于GMM伸缩性能的优势,逐渐被军事、航天以及机械工程等行业采用,尤其是当前的机械电子工程领域,采用GMM这种材料能够实现相应研发设计的进一步提升。文章首先阐述了GMM的优势性能特点,其次对GMM在机械电子工程中的实际应用展开了探讨。

利用盘-环试验台,在70℃航空煤油介质中通过改变载荷p和速度v,研究了两种聚酰亚胺(PI)基涂层和聚四氟乙烯(PTFE)基涂层分别与38CrMoAlA滑动摩擦的摩擦学性能。试验讨论了涂层的磨损因子k^*、线磨损率W_t、极限pv与加载pv之间的关系,并对涂层磨损表面进行了SEM分析,结果表明,磨损因子k^*并非恒定值,而是与涂层的磨损机理有着密切关系,PTFE基涂层与38CrMoAlA滑动摩擦磨损性能更加优异,进而更适合充当航空柱塞泵的摩擦副材料。

为满足液压机械臂工作时输出高刚度,碰撞时变刚度实现柔顺性,让机器人在不同工作条件和场景下具有相应的柔顺性,设计了一种兼具阀控泄漏量和浮动位的液压伺服柔驱机构。首先,介绍该关节结构和变刚度原理;其次,利用Amesim建立其动态仿真模型,确定阀控泄漏量和浮动位半径范围;然后,利用MATLAB/Simulink建立其刚度仿真模型,分析单个因素与关节变刚度的关系;最后,基于MATLAB拟合关节刚度多元非线性回归方程,并通过程序实现刚度初始散点和拟合四维曲线对比图。仿真结果表明:在保证较好的动态特性时,该柔驱机构刚度能在较宽范围内连续可调。

针对传统能量回收系统发热及由此带来的系统可靠性问题,设计了一种基于多液压缸的挖掘机动臂势能交互回收利用系统,并对其特性进行了研究。对动臂势能交互回收利用系统工作原理及能量特性进行分析,针对35 t级挖掘机作业过程中动臂势能的变化特征,进行基于液压缸和蓄能器的系统参数设计。进一步建立了挖掘机能量回收系统虚拟仿真平台,分别对系统运行特性和节能效率进行研究。最后,搭建能量回收系统测试平台,对系统可行性与能效特性进行测试。动臂升降单动作的仿真与试验结果表明,与常规挖掘机相比,该能量回收系统主泵输出的峰值压力降低了57.8%,系统节能效率为51.5%,同时整机操控性保持良好。

合理配置系统各主要参数,是影响混合动力车辆制动性能及节能效果的关键问题。以轮边驱动液压混合动力车辆为原型,分析了轮边驱动液压混合动力车辆能量回收系统的工作原理,以原型车的1/4为基础,对辅助动力元件(蓄能器)、二次元件(液压泵/马达)的参数进行了理论分析;建立了能量回收系统的AMESim仿真模型,进行仿真分析;搭建了试验台架,开展试验验证。结果表明:在满足制动性能要求的前提下,增大蓄能器容积以及降低蓄能器最小工作压力有利于回收制动能量;二次元件的排量对制动性能的影响比较大,对制动能量的回收率影响很小;蓄能器工作压力越低,能量密度越大。