为解决一维束流理论难以有效地对液力变矩器叶片数进行优化的问题,建立液力变矩器三维流动设计分析平台,利用实验设计方法,研究了各叶片数对液力变矩器性能的影响,并在响应曲面基础上对叶片数进行了优化.结果表明,泵轮、涡轮叶片数对最高效率和起动转矩比有较大影响,泵轮、导轮叶片数对泵轮扭矩系数有较大影响.优化后,液力变矩器各性能指标均有提高.

为研究发动机启停工况时装有双质量飞轮传动系的扭振特性,建立了双质量飞轮的动特性仿真模型,分析获得了不同扭转频率和振幅激励下的动刚度和阻尼角曲线,并通过动特性试验验证了模型的准确性.发动机启停工况时传动系将产生瞬时大扭矩和扭转振幅,从而引起车辆剧烈抖动,且可能导致零件损坏,然而增大双质量飞轮阻尼的解决方案却会影响怠速及匀速行驶工况时传动系的扭振减振效果.针对传动系不同工况对双质量飞轮阻尼的对立要求,结合磁流变液黏度可受磁场强度控制的特性,设计了一套阻尼可调的半主动控制式的磁流变液双质量飞轮装置并对其进行启停工况分析.结果表明,磁流变液双质量飞轮在启停工况时最大扭矩和相对转角比传统双质量飞轮明显降低,从而可降低启停时车辆及传动系的抖动.

温升效应是磁流变液阻尼器由实验室走向大规模工程实用化所面临的重大挑战,在长时间连续工作过程中所引发的温升现象会影响阻尼器的力学性能及稳定性.为全面了解磁流变阻尼器在温升效应下的性能变化以及克服输出性能随温度波动的控制方法,分别从磁流变液温度特性、阻尼器温升理论、考虑温度因素的动力学模型和温升补偿控制算法4个方面进行归纳阐述.重点介绍了直线式磁流变阻尼器在温升条件下的研究状况.由磁流变液材料、器件直至系统的角度全面梳理了温度因素对磁流变阻尼器的影响.最后,针对磁流变阻尼器在温升情况下的研究进行总结,并分析其所面临的问题和挑战.

理想的动力总成悬置在低频高幅值激励下应具有大刚度大阻尼、在高频低幅值激励下小刚度小阻尼特性.针对现有磁流变液悬置的动刚度可控范围低、零场动刚度大及工作行程有限等问题,本文提出并实现了一种在全工作频率范围内具有较大动刚度范围、较小零场动刚度和最大化工作行程的磁流变液悬置,即内旁通道阀式磁流变液悬置.利用有限元仿真软件对该磁流变液悬置进行了电磁场仿真分析.建立了该磁流变液悬置的可控阻尼力数学模型,并基于搭建的伺服液压作动系统进行了磁流变液悬置阻尼力可控性能试验.

针对小口径弹药引信磁流变液延期解除保险机构通用性的问题,分析了机构结构、磁流变液特性和环境参数对延期时间的综合影响,通过旋转等效实验确定了该机构延期时间的调控能力.在机构结构分析中,分析了孔型、孔径和孔长对延期时间调控的影响,选择孔径作为时间调控参数.在磁流变液特性分析中,基于HerschelBulkey模型,推导了磁流变液黏度表达式,并通过黏-温特性实验,确定了磁流变液泄流时黏度的影响因素.通过旋转等效实验深入研究了在60 000～90 000r/min转速条件下孔径和磁流变液配比对延期时间的调控能力.研究结果表明:在磁流变液配比为7∶1,8∶1,9∶1和0.26～0.30mm孔径条件下,能够更有效地调控延期时间,并且这种机构在60 000～70 000r/min转速条件下有很好的通用性.

为解决现役各种自行火炮炮塔拆装台架通用性差、种类冗杂的问题,通过分析其尺寸需求,设计了一种变径炮塔拆装台架,为实现拆装台架的轻量化设计并提高台架刚强度,提出了拓扑优化和尺寸优化相结合的目标交互优化设计方法.首先,以台架最易发生破坏的托盘质量最小为优化目标,最大许用位移、许用应力为约束条件,单元密度为设计变量,对托盘进行拓扑优化;然后,对拓扑优化结果进行规整,以提高刚强度为优化目标,质量不增加为约束条件,重要尺寸参数为设计变量,对托盘进行尺寸优化.结果表明,优化后托盘质量由1 421kg减为1 032kg,结构刚强度均有较大幅度提高,并通过工装试验验证了优化结果的有效性.

滚动轴承是精密机床、特种车辆等重大装备的关键支撑零部件,其润滑性能直接决定了轴承的稳定服役性能,进而影响到重大装备的工作性能指标.基于理论仿真及实验研究,开展了油气润滑滚动轴承宽域润滑参数下的运行特性研究.结合多相流动分析技术,研究了高速角接触球轴承内部油气的流动状态,揭示了轴承内部油气流动基本规律.在此基础上,设计了滚动轴承润滑性能试验验证平台,实验分析了不同润滑参数对轴承温度的影响规律,获取了特定转速下温升最小的轴承润滑参数,证实了滚动轴承不同润滑参数对其服役性能的影响程度.研究工作对于滚动轴承宽域润滑状态下的服役性能分析提供基础依据.

提出一种由一个RPS约束分支和5个UPS主动分支构成的新型空间对称五自由度并联机构.为研究动平台和定平台半径变化对该五自由度并联机构速度性能指标的影响规律,利用虚设机构法求出机构一阶和二阶影响系数矩阵,并推导了速度和加速度表达式,利用推导的Jacobian矩阵对机构进行速度全域性能指标分析,并绘出上述性能指标图谱,得到动平台和定平台尺寸变化对并联机构性能的影响趋势,同时也得到所给动平台和定平台尺寸范围内速度性能较好的尺寸,为机构优化设计提供了理论依据.

为研究过盈装配对圆弧齿轮加工的影响,文中建立了圆弧齿轮端面坐标的数学模型.通过圆弧齿形的端面坐标,获得圆弧齿轮螺旋面方程,并以此为基础,分析齿轮与轴过盈配合所产生的接触应力和接触变形,求解出接触面允许的最大过盈量和最大接触应力.通过齿轮的变形,研究过盈配合对圆弧齿轮加工的影响.通过模拟球头铣刀加工圆弧齿形的过程,分析过盈变形对齿形加工的影响,对今后圆弧齿轮的加工以及过盈量的选择提供理论支持.

高速大功率车用永磁同步电机的转子轴系是一个涉及电磁、机械高度耦合的非线性系统,因此转子动力学性能是高速车用永磁同步电机设计必须关注的问题.建立了电机中由于转子偏心引起的电磁激励解析模型,以转子动力学和非线性动力学为基础,建立永磁电动机转子系统的非线性模型,用解析法计算得到转子横向振动的幅频特性,结果表明转子横向振动具有负刚度和失稳幅值跳跃现象.最后通过数值计算对等效解析计算的结果进行了验证.