热分析是设计电机的重要环节之一,因为绕组及定转子铁心温度过高将导致绕组绝缘层的破坏,进而使得电机运行失败,缩短电机使用寿命.以一种混合动力车用皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机为对象,研究此电机在峰值功率、额定功率和最高转速等3种不同工况下的稳态温度分布情况.首先利用电磁场有限元软件ANSOFT,计算电机定转子铁损以及绕组铜损,然后将其转化为生热率加载到ANSYSWorkbench的稳态热分析模块中.为了更加精确地模拟电机温度场分布情况,给出了绕组的等效导热系数及电机各部件的表面对流换热系数.通过对有限元计算结果的分析,得出一些有益结论,为设计安全可靠的皮带驱动式分块转子开关磁阻起动/发电机奠定了一定理论基础.

为了研究鯵科尾鳍自主推进性能,基于直线型内摆线尾鳍摆进装置,改进自由移动摆动测量平台,使推进装置具有相位差可调、运动无急回的特点,可实现减速和运动转换集成.实验台采用圆形导轨并增大支撑距离,使机器鱼最大程度的在水箱里模拟鱼在水下的游动状态.实验中以摆动尾鳍的推进力和扭矩为测量目标,并以尾鳍运动频率、横移幅度、摆动幅度、尾鳍种类等参数为变量进行了大量的实验.实验结果表明鯵科尾鳍在运动频率为0.8Hz,横移幅度为30mm条件下性能达到最优并且鯵科尾鳍在高频状态下推进效果要优于白鲸尾鳍和海豚尾鳍.

为了提高精密装配耦件的装配精度,提出了一种新的基于排序运动算法的选择装配方法.对选择装配问题及需求进行分析,构建以实际装配公差精度为基础,以最小整体匹配方差为目标的评价函数模型.分析排序运动算法通过将数据从小到大排序及运动计算的算法原理,采用数学假设证明方法证明了排序运动算法在两组相同数量匹配数据和不同数量匹配数据情况下求得最优匹配序列的可行性.以船用柴油机的机架孔和气缸套的选配为例,利用MATLAB软件辅助计算验证了此算法的有效性.

为了得到更加精确的滚珠丝杠式惯容器惯质系数,基于Frenet标架理论和赫兹接触理论,研究滚珠丝杠式惯容器中滚珠与滚道之间的差动速度,推出滚珠与滚道之间的摩擦效率,得到摩擦惯质系数进行计算方法.对滚珠丝杠式惯容器惯质系数进行实验研究,结果表明摩擦惯质系数更加接近实验值,证明该计算方法的准确性.此外,分析滚珠丝杠副的参数对惯质系数的影响,分析结果表明导程越小、公称半径越小、滚珠半径越大、滚珠数量越小、接触角越小,惯质系数越大.研究结果有利于滚珠丝杠式惯容器的精准化设计及其在工程减振系统中的应用.

为了研究静电雾化切削的雾化形态,搭建静电雾化平台与显微成像系统,进行微量去离子水和植物性润滑油LB2000静电雾化雾化试验,分析电压和流量对雾化形态的影响,并利用Ansoft Maxwell软件建立了静电雾化静电场有限元模型,分析电压对喷嘴出口处场强分布的影响,探讨电压对静电雾化形态的影响机理.结果表明在静电雾化过程中,雾化呈现滴状、脉动、锥射流及不稳定等模式.发现锥射流是适合用于切削加工冷却润滑的静电雾化模式,获得了射流可喷射至切削刃的该模式的电压与流量范围,研究结果为静电雾化切削的实际应用提供依据.

为了优化除尘设备的入口结构,设备运行过程中导流板对除尘设备入口处气流的分配情况,进而达到提高除尘设备的效率、降低成本的目的,采用Workbench和Fluent软件对重力惯性袋式复合除尘设备导流板自身的力学特性进行静力计算与入口处的流场分布进行数值模拟计算;针对现有导流板存在的结构缺陷所导致入口气流分配问题,提出一种新的结构改进方案,通过多学科优化软件Isight对多个设计变量进行多目标集成优化,得到最优设计方案,新设计方案使得导流板所受压力减小了5.07%,除尘设备入口处最大流速减小了16.87%,前导流板最大形变减小了83.69%,后导流板最大形变减小83.85%.

微切削测力仪是微切削加工过程中测量切削力的主要装置,其测力平台弹性体结构的设计直接影响着测量精度等各项性能．然而,传统经验设计方法存在结构响应滞后、结构参数灵敏度低等不足．为此,文中提出了在保证结构强度前提下,以应力集中和固有频率为目标函数的测力平台弹性体结构拓扑优化设计方案;并通过模态实验对设计方案进行可行性验证,从而获得测力平台弹性体的理想结构．

泊位和岸桥资源是集装箱码头至关重要的战略资源,如何合理有效进行资源配置尤为关键.文中将一艘船舶靠泊作业过程中需要占用的泊位资源、岸桥资源以及时间资源三者构成一个船舶资源占用块,通过这样的抽象变化,港口码头资源调度分配问题就转化为三维矩形布局问题.与此同时,考虑到偏好位置偏离、岸桥并行作业干扰以及船舶延时到、离港这3大因素的影响,建立以船舶在港资源占用总成本最小化为目标的泊位-岸桥-时间分配非线性规划模型,利用Matlab优化技术处理非线性多目标问题.计算表明,依据该数学模型进行泊位分配与岸桥调度更符合码头实际运营情况,从而高效实现资源合理配置,提高港区管理水平与经济效益.

随着玻璃纤维增强热塑性(GFRT)复合材料的推广应用,自冲铆接(SPR)技术作为GFRT板材的有效连接技术而获得关注.基于LS-DYNA建立了三维数值模型,研究以GFRT为工件的SPR过程及接头形成机理,分析了铆钉长度对SPR接头强度的影响,并实验验证了模拟结果的可靠性.研究表明GFRT材料SPR接头形成的机理与金属材料不同,铆钉穿透GFRT工件后钉腿在底座及GFRT材料的挤压下向外张开,在工件上下侧形成机械锁而将工件紧扣在一起;铆钉下压过程中,铆钉的应力增加,钉腿变短变粗;以GFRT为工件的SPR接头强度随着铆钉长度的增加而增大,研究结果对GFRT材料SPR工艺的优化具有指导意义.

以FSAE赛车CBR600型汽油发动机进气歧管为研究对象,在不降低发动机动力学性能的前提下,分析与改进进气歧管气动噪声.基于计算流体力学与声学理论,根据现有发动机性能参数,通过GT-Power软件创建二维赛车发动机进排气系统模型.计算发动机在6000r/min工况下的进气情况,并将该结果作为流体计算的初始条件.采用CFD软件进行稳态与瞬态流体分析,分析发动机在该工况下进气歧管内部气体流动与压力分布情况.将瞬态流体计算结果与声学软件LMSVirtualLabAcoustics耦合计算,得到进气歧管表面声场分布与辐射噪声,分析结果表明低频噪声是该进气系统主要的噪声源.通过改进进气管长度和谐振腔容积确定3个结构改进方案.从定性的角度比较分析,优化后进气歧管进气噪声得到降低,且发动机动力学性能有所提升,最终确定方案3为最优方案.