基于电磁加载稳定且可调可控等优点,提出了电磁非接触式加载高速超精密气浮电主轴性能检测方案。通过仿真和实验确定电磁力与励磁电流、加载距离、加载盘直径、主轴转速之间的关系,优化了电磁铁结构和参数,得到了满足实验要求的电磁铁。结合高精度三维力传感器、激光位移传感器、加速度传感器搭建了主轴性能检测实验平台并开展了相关实验。结果表明动态电磁力与励磁电流成正比,与主轴转速和加载距离成反比,实验与仿真结果一致,验证了方案的可行性。

为实现斜拉桥拉索表面缺陷自动检测,提出了新型双边轮式拉索爬升装置,主要由机架、爬行机构、预紧机构、驱动系统以及防偏轮组成。通过棘轮棘爪压缩蝶形弹簧为装置提供预紧力,有效保证滚轮压紧在拉索表面。分析了爬升装置的驱动力,计算出装置在拉索上爬行的临界驱动条件,建立了爬升装置虚拟样机并进行了仿真,讨论了装置的爬行稳定性、负载能力和越障能力。加工了样机,利用直径为140mm的钢管代替拉索并在钢管不同的倾角条件下进行试验。结果表明,爬升装置在(20~90)°的倾角下,能以3m/min的速度搭载12kg的负载稳定爬行。

采用有限元法求解静压气浮主轴内气体流动雷诺方程,计算主轴承载能力、刚度和高度角等稳态性能,研究平均气膜厚度、偏心率、转速不同时直径系数(相邻节流孔直径比)和分布系数(相邻节流孔间隔比)对主轴稳态性能的影响。结果表明:直径系数减小或分布系数增大,承载能力和刚度增大而高度角减小;直径系数和分布系数不变,增大平均气膜厚度,承载能力和刚度减小,高度角先减小后增大;偏心率越大,承载能力越大,刚度越小;转速增加,高度角增大。较小的直径系数和较大的分布系数有利于提高主轴承载能力和刚度,降低高度角;较小的平均气膜厚度有利于提高主轴的承载能力和刚度,较大的偏心率主轴承载能力提高而刚度降低。

传动液体积弹性模量代表介质的抗压缩能力,其动态变化会影响传动系统的精准调控。以含有空气和蒸汽的ISO 4113试验油为研究对象,建立传动管内体积弹性模量均相流模型和动态模型,考虑由传动液压缩引起的温度变化以及空化效应(空气空化、蒸汽空化和伪空化),在Roe格式分解和Steger Warming通量分裂法的基础上提出一种新的数值求解方法来预测不同空化区中压力和含气率的变化,并预测体积弹性模量的时空演变。讨论压力、含气率和温度对动态体积弹性模量的影响,并比较两种模型之间的区别。结果表明:在低压区,两种模型对动态体积弹性模量的预测结果基本吻合;当压力小于1 MPa,动态体积弹性模量随压力增大而增大,随初始含气率增大而减小,而初始温度对其影响不明显;当压力在1~10 MPa内,动态体积弹性模量随压力增大而快速增大,随初始含气率和温度增大而...

体积弹性模量是液压系统的一个重要参数,制动液中含有气体会对液压制动系统的稳定性、刚度以及响应时间等造成很大影响,因此分析含气制动液的体积弹性模量很有必要.文中对比分析了其他学者提出的有效体积弹性模量理论模型,并结合液压制动系统自身的特点、理想气体状态方程、亨利定律和质量守恒定律等,分析推导了气体在制动系统工作过程中发生压缩和溶解两个过程情况下,制动液的有效体积弹性模量理论模型.从文中的理论模型研究,可以明显看出初始含气率越高,制动液的有效体积弹性模量越小.

提出一种新型箔片端面气膜密封方式,基于气体润滑与弹性力学理论,应用小扰动法建立箔片端面气膜密封的微扰膜压控制方程。对比分析了不同箔片变形力学模型下的动态特性系数变化规律,探究了不同工况及结构参数对气膜动态特性的影响规律,以最大动态主刚度和阻尼作为综合优化目标,确定了结构参数的优选范围。结果表明:随着激振频率、转轴转速的提高,气膜动态主刚度与动态主阻尼的动态互补变化,抑制了润滑膜厚的激变,同时作为气膜不稳定诱因的动态交叉系数的变化放缓,降低了因工况突变引起气膜振荡、失稳的风险;此外,介质压力的增大能够显著提升密封维稳、抗振性能。当楔形高度取5~8μm,节距比取0.2~0.4,箔坝比取0.5~1.1,箔片数取4~6,箔片结构阻尼取5×107~8×107Pa·s/m时,箔片端面气膜密封综合动态抗扰性能较优。

传动液中空气的析出与溶解影响传动系统的控制精度。传动液起到传递动力的作用,本身会溶解少量空气,溶解的空气随着压力的变化产生溶解和析出过程,破坏了液流的连续性,造成传动性能的下降,甚至影响传动系统的使用寿命。为此,基于斜压流模型,引入气体析出与溶解的气泡模型,建立传动管内的气液两相流含气率模型,考虑空气质量分数和体积分数,得到空化流动相关方程式。采用特征线法和一维有限差分法求解,获得了气液两相流主要参数的变化,包括空

采用有限差分结合线性小扰动法研究静压气浮主轴加工误差(正弦波纹、矩形波纹、三角波纹)和形位误差对主轴临界惯性力和临界涡动比的影响。结果表明:随着偏心率增加,临界惯性力增大而临界涡动比减小;转速增大,临界惯性力增大,临界涡动比增大到极值后略微减小,小偏心率和高转速有利于提高主轴稳定性;正弦波纹提高主轴稳定性最显著,矩形波纹次之,三角波纹导致主轴稳定性降低;加工误差周期越小,主轴稳定性越好;误差周期较大时,波纹幅值增大,主

利用汽车液压制动系统设计了一套用于检测液压制动管路中气液两相流的实验系统,提出了一种基于图像的灰度共生矩阵与系统聚类分析的气液两相流流型识别方法。该方法使用高速摄像机采集液压制动管路中的气液两相流流型图像,然后利用数字图像处理技术提取流型图像的灰度共生矩阵纹理特征参数,并将这些特征参数作为系统聚类分析的数据,进行系统聚类分析,最终实现流型的识别分类。实验结果表明,选用合适的样品间距和类间距的系统聚类分析模型,能够快速准确地对汽车液压制动系统管路中的4种典型流型进行识别分类,总体识别率达95.625%。该方法为液压制动管路中气液两相流流型参数的研究提供了一种新途径。

建立了汽车液压制动系统中气液两相流流型检测装置,根据压差波动信号,利用HilbertHuang变换（HHT）对制动液两相流流型进行识别,并利用高速摄像机采集不同工况下制动液的气液两相流流型图像。结果表明,制动时车轮转速越高,压差信号幅值越大,幅值主要集中在0-50Hz区域;识别制动时的制动液流型为一种泡状流。高速摄影的结果验证了液压制动管路中制动液为泡状流;制动转速越高,气泡越小。结论揭示了制动时汽车制动液的气液两相流流型,说明利用测量制动液的压差波动信号进行HHT就可以识别其流型。