随着平面正弦钢球活齿传动在各行业的广泛应用,其动态特性和振动问题的研究也显得极为重要。针对平面正弦钢球传动机构的扭转振动模型及其固有特性,采用集中参数法建立了5自由度的扭转振动力学模型。根据无阻尼自由振动方程,计算系统的固有频率和模态振型;采用偏导数法分析系统固有频率对惯量参数和刚度参数的灵敏度,归纳出对系统固有频率影响较为显著的结构参数。通过修改对系统固有频率灵敏度较高的参数,以避免系统与外界激励产生共振,从而提高了系统运行的稳定性。

相贯线处高速流体冲击会加速泵腔局部腐蚀和裂纹萌生,缩短泵头体服役寿命。为得到相贯线处流速变化规律,联合泵阀及柱塞的运动方程和动网格技术,模拟了不同排出压力、柱塞冲次、柱塞直径及压裂液黏度条件下泵头体排液过程,拟合了相贯线处的流速预测公式。结果表明:左右两侧相贯线处的流速高于邻近区域,曲柄转角位于262°~328°时,右侧相贯线处的流速相对稳定;相贯线处流速对排出压力不敏感;增大柱塞冲次,相贯线处的流速线性增大;柱塞直径增大,相贯线处流速呈比例增大;而黏度对流速的影响取决于柱塞冲次;拟合得到的流速预测公式的误差低于2.35%。模拟结果可为泵头体流动加速腐蚀试验研究提供理论依据。

螺栓在工程结构和机械系统中有着广泛的应用,作为整个系统中较为薄弱的部分,一旦发生松脱可能会造成灾难性的后果,所以很有必要对螺栓的连接状态进行实时监测。由于在不同拧紧状态下,螺栓内部的微观结构不同,对不同拧紧力的螺栓进行敲击产生的声信号也有一定的区别,对7种不同拧紧力矩下的螺栓进行敲击,并将敲击发生后0.26 s声信号的频谱图与经过经验模态分解处理之后前两阶IMF分量的频谱图进行对比。实验结果中对原敲击信号直接做快速傅里叶

以圆柱面过盈配合形成的密封副的可靠性设计主要依据密封比压,未考虑接触面微观结构对密封泄漏失效的影响。为掌握微观结构与圆柱面密封泄漏之间的规律,依据分形理论,引入密封接触面过盈配合产生的接触压力与真实接触面积的关系,建立圆柱曲面微观接触泄漏模型,最后通过数值模拟方法分析了接触模型特征参数及材料力学参数对泄漏量的影响规律。结果表明:密封接触面粗糙度是影响密封效果的主要参数;接触面粗糙度不大于1.6μm时,可保证接触面密

采用中心组合试验设计(Central Composite Design,CCD)方法和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法,对旋流除砂器进行了不同结构设计变量与目标变量之间的响应面实验。选用Kriging模型完成了响应面拟合,并结合混合整数顺序二次规划(Mixed-Integer Sequence Quadratic Programming,MISQP)算法完成了最优解的获取,实现了对旋流除砂器结构参数的优化。数值模拟结果与预测结果在分离效率和压降上的误差不超过1%,验证了模型的准确性。多组粒径的数值模拟结果表明

针对石油、化工等行业中阀门极易发生密封失效的问题，采用金属陶瓷作为密封件，设计了一种耐磨损、耐腐蚀的硬密封双偏心半球阀，指出软密封球阀的密封比压计算公式不适用于金属陶瓷硬密封的情况，利用赫兹弹性接触理论分析了半球阀密封副密封比压分布规律，建立了半球阀密封性能评价模型，并采用有限元方法计算了半球阀密封副密封比压。通过对比密封比压分布规律的理论分析结果和有限元结果，验证了有限元分析结果的正确性。并得到阀芯、阀座之间最大密封比压为9．55MPa，满足密封性能评价模型，说明设计的金属陶瓷硬密封双偏心半球阀密封性能良好，不会发生介质泄漏。

根据卡登圆行星机构的结构几何特征推导出该结构连续运动的必要条件。通过运动分析,得到了卡登圆行星机构输出的正弦波的位移、速度和加速度函数。结合卡登圆行星机构具体工程应用要求,在各部件尺寸一定的条件下,通过匀速电机驱动非圆齿轮副,带动卡登圆行星机构,改善了卡登圆行星机构的输出运动特性,提高了其综合性能,为串联组合机构、结构优化设计提供可靠的研究方法。

圆柱正弦活齿传动机构,具有径向尺寸小、结构紧凑、传动效率高的特点,由于空间正弦曲线槽的复杂性,使得其加工困难、安装复杂,并且封闭的内腔不利于散热。研究了一种采用定盘输出、保持架固定、无偏心的平面正弦钢销传动机构,具有良好的散热性,弥补了空间正弦减速器的不足。通过对平面正弦钢销传动结构的工作原理及传动特性分析,确定了判断输出旋向的方法,推导了其传动比计算公式,并结合运动学模拟仿真,验证了该装置的运动特性及计算的准确性,为机构的设计和应用提供了依据。

研究了一种采用定盘输出、保持架固定,无偏心的平面正弦钢球传动机构,具有良好的散热性,弥补了圆柱正弦活齿传动机构的不足。通过建立平面正弦钢球传动机构的钢球力学模型,同时进行求解得到接触力与惯性力的变化规律,结合仿真验证了力学模型的准确性,为机构的强度校核及振动分析提供了理论依据。

针对现有自平衡井下安全阀的自平衡时间和中心管下移时间匹配与协调的问题，建立自平衡安全阀振动力学模型，确定其输出的响应函数，推导了自平衡式井下安全阀开阀时自平衡响应时间与平衡阀的几何尺寸及位置之间的函数关系。通过实例分析了FYL型井下安全阀开启时的自平衡响应时间，为自平衡井下安全阀分段加压提供了指导，有效地改善了井下安全阀工作可靠性，也为自平衡井下安全阀的结构优化设计提供了参考。