抗性消声器的一个重要缺陷是壳体振动产生的结构声辐射,为了探究其声辐射特性,从而提高使用性能,采用FEM-BEM法对抗性消声器进行了声辐射影响因素分析及优化。首先对抗性单腔消声器分析了不同形状结构、流速及安装约束对其声辐射的影响,结果表明圆形截面扩张腔、内插管式消声器产生的辐射噪声最小;流速增大会使辐射噪声变大;进出口同时约束可降低低频阶段的辐射噪声。其次对抗性多腔消声器进行结构声辐射计算及优化,结果表明通过对振动速度显著部位进行不同方式的组合优化,并增加出口约束,消声器整体辐射声功率级降低18.2dB,降噪效果明显并且传递损失没有受到影响。

针对304奥氏体不锈钢为代表的典型高强度、车削加工难断屑材料,设计了一种具有主动机械动力的切屑二次折断装置。断屑装置由直流电机提供动力,在切屑流向断屑器时,通过旋转的内断屑刀和固定的外断屑刀共同作用折断切屑。实验和仿真对比,分析了304奥氏体不锈钢在不同切削用量下使用该断屑器辅助车削和干切削时切屑形态,以及在各切削用量下使用断屑器辅助车削的优化效果,并得出断屑器取得良好断屑效果及最大程度降低前刀面温度的优化切削参数。验证了其在不同切削用量下均能够稳定可靠地断屑,避免了切屑缠绕问题,降低了刀具车削时前刀面的温度并提高了生产效率。

针对焦炉自动测温的需求,设计一种可搭载于测温机器人上的双滚桶式炉盖提升机构。双滚筒通过同时缠绕两条柔性提升带带动电磁铁实现对铁质炉盖的抓取与释放。以不锈钢材质的提升带为例分析其与滚筒连接处的受力特性,并对其与滚筒形成的组合体进行模态分析,预测提升机构的失效形式可能为根部撕裂。使用不锈钢和碳纤维两种提升带进行提升试验,前者进行七千个提升循环之后在与滚筒连接处撕裂,后者在五万个提升循环之后表面起毛,编织结构松散。为进一步提高碳纤维材质提升带的使用寿命,使用水性聚氨酯对碳纤维作表面包覆处理,利用扫描电镜观测处理前后的碳纤维编织带结构。最后经过试验表明,双滚桶式提升机构使用经过水性聚氨酯包覆处理的碳纤维布,配合电磁铁可实现对铁质炉盖十万次以上的提升动作。

由于煤矿风井截面很大,导致频率很低时风井消声器内部便激发了高阶声模态,消声器声学性能被大大影响。为改善消声器声学性能,利用管道声模态理论,对模态波激发频率和模态声压节线位置分布进行了分析和计算,对扩张室消声器进行了结构改进并利用LMS Virtual.Lab软件进行了声学仿真分析。为保证消声器的空气动力性能,又利用Fluent软件对消声器进行了流场仿真分析并进行了相应的结构优化。结果表明,经过结构优化的并联偏置消声器,可以在保持良好空气动力性能的同时,使消声器在低频段彻底摆脱高阶声模态带来的不利影响。

不锈钢材料具有良好的性能,在航空、航天等领域得到广泛的应用。改善其加工特性、降低刀-屑间的摩擦阻力的试验研究已得到很大程度上的重视和实践,但对于摩擦性能的仿真分析以及冷却方式需进一步研究。本研究将使用Third Wave AdvantEdge有限元软件,基于316奥氏体不锈钢模拟干切削和高压冷却的切削进程,研究切削条件对刀-屑间的摩擦特性的影响。研究结果表明切削参数的三个因素在两种切削环境下对刀-屑间的摩擦系数μ的影响程度是一致的,从大到小依次为进给量、切削速度、背吃刀量;在同样的切削参数下,对于主切削分力、进给抗力、刀-屑间的摩擦系数μ,在高压冷却(HPC 200 bar)条件下与干切削(DRY)相比数值有所降低。

抗性消声器的流体动力学性能会影响消声器的实际使用效果,为了降低抗性消声器的阻力损失,采用CFD法对添加导流管的偏置扩张式、旁支扩张式、反流扩张式消声器进行阻力损失分析。对比了不同导流管长度和出口内插管对阻力损失的影响。结果表明进气导流管能够大幅度地降低消声器的阻力损失;在必要路径内导流管越长则阻力损失越小;出口内插管能够减小阻力损失但影响不明显。其次对比不同类型的不同结构消声器的传递损失,结果表明导流管有利于提高消声器的低频声学性能。最后通过对多腔抗性消声器进行添加导流管优化,阻力损失降低52%,消声器动力性能得到明显改善。研究结果为导流管减小消声器阻力损失的工程实际应用提供了参考和理论支持。

针对传统瓦斯钻机在钻进过程中需要频繁启、停,导致煤孔壁的坍塌,钻杆损坏、丢失,钻孔无法使用等安全事故的发生,提出一种可不停机、连续接续钻杆的前动力头装置以解决上述问题。重点说明了该前动力头的整体设计方案,自动夹紧、松开钻具的工作原理,前动力头夹紧力的计算。在详细介绍该装置的基础上借助ANSYS对机构整体做力学性能分析、探讨前动力头卡爪的疲劳寿命,结果表明机构整体静强度满足要求,钻机前动力头卡爪不会发生疲劳破坏。

针对特钢棒材表面裂纹缺陷人工检测效率低、漏检率高且无法与自动化修磨技术相结合等问题,提出一种棒材表面裂纹的视觉检测方法。首先基于棒材旋转,利用线阵相机沿棒材周向采集到中心和边缘亮度一致的二维图像;然后,采用双边滤波和增强的预处理方法提高棒材表面图像质量,在去除图像噪声的同时保留裂纹局部细节,增强裂纹与背景区域的对比度;再根据求补集原理去除干扰裂纹检测的亮点区域;接着将最大类间方差法与Canny算子结合,自适应选取边缘阈值,提高边缘检测精度;最后,根据所选区域的面积、长宽比以及与水平方向夹角等几何特征筛选出真正的裂纹,将裂纹缺陷位置信息坐标化。实验及研究结果表明该检测方法能够替代人工,准确检测和定位特钢棒材曲面的裂纹,为后续棒材裂纹的自动化修磨提供基础。

柔轮是谐波减速器中最核心的部分,也是容易发生失效的部分。以某型号谐波减速器的柔轮作为研究对象,对其结构做了大幅度的改变,在SolidWorks中建立柔轮的三维模型,然后转换格式导入Workbench中进行有限元分析,对比了工作状态下两种模型的等效应力。分析结果显示,新结构柔轮的长径比得到大大缩小,且最大应力发生位置移动且大幅下降。对新结构柔轮进行关键参数的分析对比,得到此柔轮整体结构的改善。

为优化气动发动机设计，提高气动发动机的工作性能，在一台由四冲程汽油机改装的二冲程气动发动机上进行了详细的台架试验。提出一个评价气动发动机性能的新指标——气动发动机平均有效压力和缸内平均压力的比值。采用铜、铝和尼龙三种材料制作相同尺寸的配气滑块进行试验，结果表明配气滑块的质量，对气动发动机动力性有影响。对进气持续角为128°、143°和156°的尼龙材料配气滑块进行试验，试验结果表明增大进气持续角可以提高压缩空气的膨胀效率。在三种不同压缩比的状况下进行了气动发动机试验。试验证明在传统内燃机的基础上改装气动发动机时，增大发动机压缩比，会降低压缩空气的膨胀效率。