斜盘式柱塞泵通过配流盘进行进出口的高低压油液切换,其过渡区域的阻尼槽结构优化设计对于提升泵出口的压力-流量特性至关重要。为了有效地提高阻尼槽结构优化设计的效率,提出了一种基于多目标遗传算法的圆柱形阻尼槽多参数优化方法。首先,对配流盘阻尼槽的构型与柱塞泵的输出压力流量特性的关系进行了理论分析;采用计算流体力学(CFD)方法,对配流盘阻尼槽原始结构的流场压力-流量特性进行了计算,对其出口流量脉动特性与阻尼槽结构的关系进行了分析;然后,对不同阻尼槽结构的流场特性进行了计算,分析了阻尼槽半径、阻尼槽长度以及阻尼槽偏转角对输出压力-流量特性的影响规律;最后,采用了多目标遗传算法,以降低出口流量脉动和压力冲击为优化目标,求解得到了圆柱形阻尼槽的最优结构,并将其与原始结构的仿真结果进行了对比,以验证优化效

针对人机交互中刚性机器人关节在碰撞中的冲击力会对人产生危害的问题,对磁流变液变刚度传动装置进行了设计、建模和实验分析,提出了一种基于多盘式磁流变液传动的柔性关节。首先建立了传动装置传递的转矩数学模型,利用Matlab对各影响参数进行了仿真分析;然后根据仿真结果设计了磁流变液传动结构,利用磁场有限元仿真软件Ansoft Maxwell对磁路进行了验证;最后,搭建了实验平台,对磁流变液传动装置输出转矩进行了实验测试。研究结果表明:磁流变液传动装置能有效传递扭矩,输出扭矩与输入磁场强度的线性度好、响应快,传动特性能满足对机器人关节的使用要求。

为确保使产品具有良好的维修性,针对现有拆卸序列规划方法存在无法高效得到最优解,甚至得不到最优解的问题,对拆卸序列规划问题特征进行了研究。确定了适用于拆卸任务排序的编码规则,设计了一种分层次的拆卸优先图,用分层次约束矩阵保证了拆卸中的优先约束,建立了随机序列合规化处理方法;定义了适用于此问题的遗传算法交叉算子和变异算子,结合全局搜索能力较好的遗传算法与局部搜索能力较好的粒子群算法,提出了适用于拆卸序列规划的遗传-粒子群算法;最后,以液压泵为例,建立了其拆卸模型,在MATLAB软件上进行了算例验证,并与文献中不同算法对此问题的求解结果进行了对比和分析。研究结果表明:此算法最优解适应度、得到最优解的迭代次数及运行时间均低于以往算法,即可以更加高效得出适应度值更优的拆卸序列,显示其有效性及优越性。

在液力偶合器的使用过程中,由于转差损失与液力损失,会使其工作水液的温度上升,进而影响液力偶合器的工作性能,为了解决这一问题,对阀控充液式液力偶合器的换热特性进行了研究。首先,构建了含有进出水口双腔流道的瞬态换热计算模型,并对其进行了网格无关性验证;然后,采用多步求解方式对正常运转工况、堵转工况及循环换水工况的流动换热进行了数值模拟计算;最后,对比分析了不同工况下的液力偶合器温度场分布特性,探讨了液力偶合器内流场的流动换热变化规律。研究结果表明:正常工况及堵转工况流场整体温度皆呈现明显的线性上升趋势;以240 L/min流量进行循环换水时,流场温度呈先快后慢的下降趋势,20 s内可将流场温度降至30℃左右。采用该研究结果,可以准确地预测液力偶合器内流场温度变化,可为液力偶合器优化、换水调控提供理论参考。

针对高温、高压电动阀门过长的传动链和大体积的问题,提出了一种新型高温、高压直驱电动阀门屏蔽式永磁电机(DDEAV-CPMSM)一体式结构。首先,探究了温度、压强、屏蔽套参数对电动阀门一体式结构应力应变分布的影响;然后,对比了不同屏蔽套参数下的电动阀门电磁性能,并对高温、高压下的危险截面进行了应力评定;在屏蔽套最优参数基础上,提出了加强环结构,比较了不同加强环尺寸下的等效应力,建立了危险截面下最大等效应力随加强环厚度、宽度、位置变化的函数曲线;最后,搭建了电动阀门一体式结构高温、高压实验平台,进行了加强环变形量测定。研究结果表明:加强环能提高电动阀门屏蔽套的安全系数,测量得到加强环外径平均值为126.172 mm,仿真模拟加强环外径值为126.06024 mm,相对误差为0.088%;该结果可为高温、高压下一体式电动阀门承压结构设计提供理

在冷油管接头螺纹中径的不良分拣检测过程中,因采用人工检测而存在检测准确率低、效率低下的问题,为此,提出了一种基于机器视觉的油管零件螺纹中径不良品分拣检测系统。首先,基于机器视觉的油管零件螺纹中径不良品分拣的方案,在三针法中径测量原理的基础上,提出了基于机器视觉的四针法的虚拟量针定位算法,并通过Hough变换获取了牙线直线,结合线切圆定位的方法,自动获得螺纹中径线,实现了对中径的自动测量;然后,以冷油管螺纹中径检测分拣评价标准为依据,进行了机器视觉系统的选型,完成了基于机器视觉的冷油管螺纹中径检测系统的总体设计,并结合机器视觉的螺纹中径检测控制系统的控制流程,完成了对控制程序的设计;最后,从系统检测精度和重复精度两方面出发,对基于机器视觉的冷油管螺纹中径检测系统的精度和分拣能力进行了验证。研究结

平衡阀是工程机械液压提升系统中的核心元件,对系统工作的稳定性有重大影响。针对某型号的平衡阀节流温升导致阀芯变形,从而引起阀芯卡滞的问题,对平衡阀进行了数值模拟仿真研究。首先,利用SolidWorks软件建立了不同开度的平衡阀三维模型;然后,利用ICEM对平衡阀进行了网格划分;最后,应用ANSYS Workbench平台对平衡阀进行了不同工况下的模拟仿真,分析了不同开度、不同进出口压差下,平衡阀流场内流体速度、温度变化以及阀芯变形的情况。研究结果表明:靠近平衡阀节流口的区域流体温度较高,远离节流口区域的流体温度较低;当阀口的开度、压差不同时,阀内流体温度变化明显,最高可达429 K;阀芯、阀内流体的温度分布不均匀,阀芯受温度影响局部变形较大,最大变形量为2.28μm,可能导致阀芯卡滞现象的发生。

针对国家“双碳”政策和斜轴式轴向柱塞马达轻量化的需求问题,以柱塞马达的壳体为研究对象,从材料和结构方面出发,提出了一种结合动态特性分析、强度分析、拓扑优化等的柱塞马达壳体轻量化设计方法。首先,利用AMESim对斜轴式轴向柱塞马达进行了动态特性分析,获取了斜轴式轴向柱塞马达的内部压力载荷激励,并将其作为马达壳体受力分析的边界条件;然后,选取铝合金ZL205A作为壳体的轻质材料,应用ABAQUS对轻质材料的壳体进行了强度分析,并验证了其可行性;利用ABAQUS的TOSCA优化模块,对壳体进行了无参拓扑优化分析;最后,根据优化迭代的最佳材料分布图,对模型进行了结构改进,并对其进行了强度分析验证。研究结果表明:在满足马达壳体结构设计要求的情况下,马达壳体质量由9.07 kg降低至3.38 kg,马达壳体质量相比优化前减小了62.7%;通过优化前后的结果对比

针对无外置反馈信号比例电磁阀放大器的期望输出与控制输入存在的非线性问题,对各参数在放大器工作中的作用进行了研究,提出了一种预存匹配参数、电流跃变时跟踪不工作的线性放大器实现方法。首先,明确了实现线性放大器需要有效解决的问题;其次,基于上述的问题,采用发明问题解决理论(TRIZ)对现有放大器进行了分析,得到了发明原理解;然后,根据发明原理解将控制值输出电流关系形成逆向匹配参数表,将输出电流采样电流形成匹配参数表,并将匹配表预存入放大器中;最后,在现场可编程门阵列(FPGA)中实现了放大器的控制功能,并针对不同的比例阀,进行了匹配表参数的测定、放大器静态性能的测试以及工程应用验证。研究结果表明:该数字型线性放大器实现方法合理、有效,放大器输入/输出的线性误差小于1.5%,电流稳态建立时间小于0.1 s;通过在液压系统控

针对某海上液压打桩锤的专用高品质组合式插装阀的动态响应性能有待优化的问题,对影响组合式插装阀动态响应特性的液阻因素进行了研究。首先,介绍了液压打桩锤的结构及液压系统工作原理,及液压系统中的液阻位置;然后,介绍了液阻理论,分析了阻尼对组合式插装阀动态响应影响的作用机理,建立了插装阀阀芯开启运动方程;最后,建立了组合式插装阀的仿真模型,以组合式插装阀动态响应时间最小为优化目标,通过调节液压桥路中阻尼孔大小,对液阻进行了参数化研究。研究结果表明:通过仿真模型,分析了液阻对组合式插装阀动态响应的影响,得出了插装阀的液阻选配方案最优阵列,在该选配方案阵列内,P阀、R阀、S阀的响应时间分别能够达到0.12 s、0.08 s、0.07 s;验证了液阻初值选择的合理性,为提高组合式插装阀动态响应特性提供了理论基础。