根据面齿轮传动的啮合原理,给出面齿轮齿根弯曲应力计算的三齿几何模型。采用正交试验法,确定面齿轮的计算参数。通过有限元分析,计算面齿轮齿根弯曲应力;将面齿轮当量成齿条,分析弯曲应力比值与齿宽系数的关系,获得面齿轮齿根弯曲应力的拟合计算公式。研究结果表明面齿轮最大弯曲应力位于齿根部位;沿齿根最大弯曲应力的齿宽方向,其弯曲应力近似呈抛物线分布;面齿轮弯曲应力的比值与齿宽系数近似呈线性分布,平均相对误差为6.17%;齿根弯曲应力对面齿轮的齿宽系数和齿数较敏感,在使用本文给出的拟合计算公式,且当面齿轮齿数小于90且齿宽系数小于3时,计算结果可适当放大5%,以减小齿宽系数和齿面曲率对齿根弯曲应力的影响。

利用液压控制理论和SIMULINK控制系统仿真软件,以DQ 18型地下运矿卡车(地下汽车)液压动力转向系统为例,计算并仿真铰接车辆液压动力转向系统的动态特性,仿真结果为设计液压动力转向机构提供理论依据。研究结果表明负载质量决定液压转向系统的响应速度,响应速度与负载质量成反比。为改善液压转向系统的动态特性,应减少转向油缸负载质量,同时缩短转向系统液压管路的长度以减少液压管路中油液质量;液压系统的有效液体体积弹性模数对液压系统的动态响应速度影响很大,严格控制液压系统中空气的含量,同时液压管路采用钢管以及缩短液压胶管的长度,以改善系统的动态特性。该液压动力转向系统仿真模型针对不同的液压转向系统,只需改变个别参数,就可对液压转向系统进行仿真和优化设计。

为延迟翼型附面层分离,提高翼型的气动性能,针对一种垂直轴风力机对称翼型NACA0012,提出3种弧形开缝方案和3种弧形与直线形相组合的开缝方案。针对常规翼型建立仿真模型并验证网格无关性,得到最佳网格数目为4.6×10^4个。利用ANYSYFLUENT软件对翼型进行二维流体力学仿真,求得其临界攻角下翼型的压力系数分布,得出最佳的开缝位置为1/8c;以获得最大升阻比为目标函数,得到最佳的弧形半径为8%c;提出采用直线与弧形相组合的开缝方案,解决弧形翼缝迎风端与来流风速方向之间不匹配问题。研究结果表明:当叶尖速比λ超过3.5时,T-line-arc为最佳开缝方案;当叶尖速比λ小于3.5时,T-line为最佳开缝方案;当λ为2.0时,采用对称开缝翼型,叶片失速区范围下降61.5%。

为研究微重力环境下矿山采煤取样设备中磁流变液的微观特性,首先,在微重力环境和外加磁场作用下对磁流变液磁性颗粒进行受力分析,建立了磁性颗粒的运动学方程;其次,研究了基于速度Verlet算法的磁性颗粒动力学仿真模拟策略和方法,并根据粒子动力学理论,对磁流变液微观结构进行了三维数值模拟;第三,研究了磁流变液在微重力环境和外加磁场作用下的微观结构实验方法,利用工业计算机断层扫描(CT)成像技术,搭建了磁流变液微观结构实验台;最后,研究了磁流变液在微重力环境和不同磁场作用下的微观结构。研究结果表明:在微重力环境中,磁性颗粒受外加磁场作用呈现链状或簇状结构排列;随着颗粒体积分数或外加磁场强度增加,链状结构会愈加明显;高颗粒体积分数磁流变液的颗粒链长度随着磁场强度增大而明显增加;磁流变液在微重力环境下可以表现...

针对强背景噪声干扰下的轴承复合故障难以准确分离提取,噪声与复合故障各成分间相互影响容易造成误诊或漏诊的问题,提出基于变分模态分解(VMD)及最大相关峭度解卷积(MCKD)的复合故障分离方法。首先对复合故障信号进行变分模态分解并根据峭度及相关系数准则重构信号作为前置滤噪处理,然后选取合理的滤波器长度及解卷积周期对重构信号进行最大相关峭度解卷积运算以实现故障特征分离,并结合1.5维能量谱强化信号瞬时冲击特征的优点,准确实现复合故障诊断,最后通过噪源干扰下的外圈、内圈复合故障实测信号分析验证该方法的有效性。研究结果表明VMD方法能够有效滤除噪声干扰,且其滤噪效果比集合经验模态分解(EEMD)方法的滤噪效果好;MCKD方法能够将外圈、内圈故障分离,避免复合故障各成分间的相互干扰;1.5维能量谱能够强化谱图中的瞬时冲击特...

为了预测粗糙界面上微凸体相互作用对法向接触特性和能量耗散的影响,在确定性接触模型的基础上,增加几何重叠和固体表面能等约束条件,对发生相互作用的微凸体进行等体积合并。通过不同的法向载荷、采样间隔和粗糙度等方案,分析微凸体相互作用对法向接触刚度、阻尼和能量耗散的影响,并与相互独立的结果进行对比。研究结果表明单个球体的接触面积与测试结果较好地吻合,验证了本研究模型的可行性;粗糙界面上法向接触参量与采样间隔均为正相关;接触刚度和阻尼随着粗糙度的降低而增加,而能量耗散随着粗糙度的降低而增大。对于小的变形量和大的采样间隔,微凸体相互作用可以忽略,但随着变形量增加以及采样间隔减小均有明显的影响,与相互独立的结果相比,法向接触刚度和阻尼变小,而能量耗散增加。

针对内啮合齿轮传动,提出1种基于圆弧啮合线的大重合度内啮合齿轮构造方法。选取连接外齿轮和内齿圈节圆交点和齿顶圆交点的圆弧为啮合线,构造在该啮合线上共轭的外齿轮和内齿圈齿顶齿廓;根据共轭原理设计与齿顶齿廓共轭的齿根齿廓,完成内齿圈齿根齿廓修形;对新齿形进行根切检验,分析新齿形啮合几何特性及加载接触;利用数控加工方法完成内啮合齿轮样件的加工并进行啮合试验。研究结果表明：新齿形不产生根切和齿顶干涉;与渐开线内啮合齿轮相比,新齿形重合度大大提高,相对滑动率减小,相对法曲率增大;齿面接触和齿根弯曲应力显著降低,承载能力大大提高;齿数比为38/53的新齿形存在7对齿接触,验证了新齿形的大重合度啮合。

为了提高盾构推进系统在复杂地质中进行隧道掘进的精度和稳定性,提出1种基于干扰观测器、同时考虑推进液压系统中的模型不确定性和外部干扰非线性控制算法。建立推进系统的动力学模型,并通过反步设计法的李雅普若夫方程证明控制系统的稳定性。通过MATLAB和AMESim联合仿真以及MATLABSimulink实时系统下的实验验证控制算法的有效性。研究结果表明相比于传统PID控制算法,本文提出的控制算法的控制精度和抗干扰能力均有较大提高。

针对在变转速工况下进行滚动轴承复合故障诊断时,由于故障间的相互作用使得多种故障特征混叠在一起,彼此干扰,造成误判﹑漏判等问题,以及时域滤波过程中共振频带参数难以获得这一问题,提出基于包络解调滤波的滚动轴承复合故障诊断方法。首先,使用多项式函数拟合轴承转速,并根据轴承各部分的故障特征频率系数和转速信息计算瞬时故障特征频率(IFCF)趋势线;其次,根据各部分IFCF趋势线的拟合函数,构造解调算法的相位函数,对原始信号经过Hilbert变换得到的包络信号解调;最后,以各部分IFCF拟合函数的初始值为中心频率构造窄带巴特沃斯带通滤波器,对解调信号进行滤波处理,并对滤波后的信号进行快速傅里叶变换(FFT)得到包络解调滤波信号的频谱。研究结果表明该算法使轴承IFCF的能量集中在初始值的位置,使用巴特沃斯带通滤波器便可以在包络信号中...

为预控双重螺旋法加工的螺旋锥齿轮的啮合性能,研究基于Ease-off的螺旋锥齿轮齿面修形方法。用大轮理论齿面展成得到小轮共轭齿面,基于预设的对称抛物线传动误差和接触迹,将齿面划分为小端、中间接触区、大端共3个区域,并基于局部共轭原理沿啮合线方向对3个区域进行3段抛物线修形,得到目标齿面;采用Ease-off齿面接触分析方法,对得到的目标齿面啮合性能进行分析。研究结果表明传动误差的形状、幅值、接触迹线与接触印痕达到预置要求;分区修形方法为双重螺旋法加工的齿轮工作齿面、非工作齿面同步分区修形优化提供了新途径。