为准确揭示机械结合面的弹塑性接触变形机制,通过对单一微凸体的接触分析,利用统计学方法建立了结合面量纲一实际接触面积、接触载荷与接触刚度模型,并基于模型进行仿真分析。结果表明结合面量纲一平均表面距离随着量纲一接触载荷的增加而减少;量纲一接触面积和接触刚度随着量纲一接触载荷的增加而增加,当量纲一接触载荷增加一定程度时,量纲一接触面积值趋于名义接触面积值,但量纲一接触刚度值与理想接触刚度值相差较远;当结合面处于弹性和弹塑性接触状态时,塑性指数越大,量纲一实际接触面积越大,而量纲一平均接触距离和接触刚度就越小;当处于完全塑性状态时,塑性指数越大,量纲一接触刚度和平均接触距离相应越大,而量纲一实际接触面积反而较小。

基于三维瞬态可压缩雷诺时均N-S方程及κ-ε两方程湍流模型,对8节编组长度的某高速动车组以400km/h高速通过70m2单线隧道所产生的压力变化进行数值模拟研究。研究结果表明:列车以300km/h通过单线隧道时,隧道壁面压力的正峰值、负峰值和变化幅值的最大值均出现在隧道中部,单线隧道的三维效应并不明显;车体表面的正峰值和压力变化幅值的最大值均出现在鼻尖处,列车中部测点压力区别不大;列车提速到400km/h时,列车和隧道表面最大峰值压力可分别达到10.733kPa和4.675kPa。该研究结果可为分析隧道空气动力对车体、隧道衬砌及隧道内附属设施的影响提供参考。

针对主轴式滚磨光整加工中高转速下滚抛磨块会甩出滚筒的问题,为确定滚筒在一定转速下的最大填料高度,利用离散元法模拟主轴式滚磨光整加工过程,采用拟合曲线表征滚抛磨块群上界面的几何形状,借助正交模拟试验分析几何形状的主要影响因素,通过单因素模拟试验探究滚筒转速的影响规律并进行实验验证。滚抛磨块群上界面为抛物面,滚筒转速、滚抛磨块形状对抛物面几何形状有决定性影响;当其他条件一定时,不同滚筒转速下的抛物面在填料高度处近似交于一圆,圆半径为滚筒半径的5/7,基于此推导出了一定转速下筒内最大填料高度计算公式。

针对传统的引线室内烘干无法持续提供丝线,烘干效率低的缺点,设计一种新型的高效湿线烘干机。该烘干机由行星轮系、涡轮蜗杆传动机构与皮带传动机构组成,实现了湿线输入、烘干及输出的连续性。以圆柱绕流理论为指导确定烘干机绕线组间距比为1,采用CFD技术建立绕线组等效模型,通过仿真计算获得绕线组顶部和底部所留间隙及进口风速变化时穿过绕线组内部的烘烤气流质量流量及进出口压差数据,探究不同风速下间隙变化对流过绕线组内部的质量流量的影响,并确定最佳上下间隙为10mm。实验不同风速下烘干一箱湿线所需的时间,结合压差数据变化规律确定出线速度为0.046m/s,烘烤风速为2m/s。试运行证明,该设计相对于传统的密集型房式烘烤可节省烘烤时间38%。

针对油泵齿轮现存的齿轮端面粗糙度高、硬度低、批量加工效率低等问题,提出了一种往复旋流复合光整加工工艺方案。本文详述了该方案的加工原理,并通过建立数学模型,推导出齿轮上任意点的切削速度、切削角公式;从理论角度对比分析了齿轮在往复旋流复合光整加工的工艺方案与旋流式滚磨光整加工工艺方案下的运动特点,明确齿轮在往复旋流复合光整加工工艺下转动时切削速度和切削角的变化规律;对该工艺的4项参数进行分析,明确了该参数对油泵齿轮上某点切削速度和切削角的影响。采用MATLAB软件对本文方案进行了仿真分析,结果表明,本文方案能同时加工多个齿轮,且由于该工艺中增加的升降运动而使得齿轮端面产生了轴向端面切削角,既解决了油泵齿轮现存问题,又为优化完善该工艺提供了理论依据。

采用ANSYS建立滚刀破岩的有限元模型,分析滚刀破岩过程中岩石和滚刀的受力云图,并绘制受力-时间曲线,探寻滚刀和岩石的接触应力变化规律,并与理论模型计算结果进行对比验证。结合滚刀磨损速率预测模型,采用正交试验法对滚刀刀间距、刀刃宽、刀圈半径以及贯入度参数进行磨损影响因素分析,获得滚刀磨损最小目标下的最优参数组合。结果表明,滚刀破岩时,滚刀受到的力是一个随时间变化呈反复加载和卸载的过程;而对滚刀的磨损速率影响程度从大到小依次为贯入度、滚刀直径、刀间距及刀刃宽度。

针对汽车换档操纵杆的特殊运动轨迹,设计了一种应用于汽车尾气排放试验的新型驾驶机器人换档机械手,采用平面五连杆机构作为机械手的传动机构并搭配新型末端执行器来完成换档动作。鉴于换档机械手工作空间较小,对换档机械手采用惩罚函数法以优化机构尺寸。考虑连杆机构装配条件、机构动力学特性和工作空间的约束,设置连杆杆长之和最小为目标函数,得到最优解。并在SolidWorks软件中建立样机模型,应用Simulink进行机构运动学仿真,应用ANSYS Workbench进行力学分析,为机构的优化设计提供了一种高效的仿真手段。仿真结果表明,换档机械手在选档与挂档动作中可在0.1s内做出响应,在规定时间和速度下完成动作,满足国家对汽车换档的标准要求。通过力学仿真验证了换档机械手的参数和模型的合理性。结果表明,换档机械手可以实现选档和挂档动作,运动...

为提高轮足复合式救援机器人末端执行器的精度,通过建模将末端可控和不可控的几何误差源分离,指导机构的精度设计和运动学标定。以三自由度（3-DOF）混联机械腿为研究对象,研究少自由度串并混联机构的误差建模方法。首先,基于仿生学原理提出（2-UPS＋U）＆R串并混联机构,以此为基础设计轮足复合式救援机器人;其次,基于空间向量链方法建立坐标系,分析几何误差源,研究其对末端位置误差的影响;然后,利用统计模型描述该影响,由灵敏度分析结果得出在加工装配过程中必须严格控制万向节和转动关节误差;最后,进行了单腿样机足端点运动轨迹跟踪实验。实验结果证明了上述方法的可行性和正确性。

环境振动是自然环境中一种普遍存在的能量方式,具有振幅随机、方向往复、频率低等特点。首先,设计了一种机械整流电磁式振动能量吸能器,其可将环境振动整流为输出轴的单向转动,实现直流电能的输出。其次,对吸能器进行动力学建模及输出特性的推导,仿真分析其在不同振幅、频率及负载电阻条件下的电压输出特性,并研究输出电压的影响规律。最后,开展定量输入下的吸能器输出特性实验测试。结果表明,该装置可将环境振动转换为连续不间断的直流电能输出;振动幅值、频率及负载电阻对输出电压均有影响,当振动幅值为50mm,频率为0.8Hz,负载电阻为100Ω时,输出电压峰值为14.2V,瞬时功率达到2W。

针对现今广泛采用的冷压装与注油压装方法展开研究,建立轮轴压装接触有限元仿真模型,探究过盈量对注油压装过程力学性能的影响,并充分对比注油压装与冷压装过程压装力、等效应力的区别,研究结果表明：注油压装方法压装力曲线呈先增大后减小的变化趋势;过盈量越大,压装力越大,且近似呈正比增加;注油压装方法相比冷压装方法,压装过程更平稳,作用力更小,且能充分避免应力集中情况,是较为理想的压装方法。