摘要：船舶发动机轴瓦在受到炮弹攻击后处于极端工况,造成轴瓦失效破坏。传统的电镀镀层和磁控溅射薄膜因存在高污染、高成本等缺点,目前亟须寻求新的解决方案来提高轴瓦在极端工况下的耐磨性能。针对轴瓦因炮击而处于极端工况,设计了ZrO_(2)填充PTFE/PI-PAI的涂层材料,采用液体喷涂工艺在A370铝合金和CuPb22Sn2.5铜合金基体表面制备三种不同厚度涂层,研究涂层在不同润滑介质下的摩擦学性能。结果表明,涂层的摩擦学性能受到涂层硬度、润滑介质及基体支撑作用影响,涂层的硬度及弹性模量随厚度的增加呈现递减的趋势。涂层越厚,基体的支持作用越小。在油润滑工况下,铜合金基体上涂层摩擦因数及磨损率均小于铝合金,润滑油是涂层摩擦性能最主要影响因素。在海水工况下,涂层主要表现为磨粒磨损,并出现明显的犁沟现象。铜合金基体上涂层的摩擦因数高于铝合金,海水腐蚀和高频往复摩擦带来的冲刷作用是摩擦性能主要影响因素。在干摩擦工况下,涂层以黏着磨损为主。涂层的硬度受到基体支撑的影响,高频往复运动中硬质对磨球与硬质基体夹击软质涂层和接触压力是摩擦性能主要影响因素。通过涂层与合金摩擦因数对比,可知30μm涂层能够大幅度地降低轴瓦材料的摩擦因数,有利于提高船舶发动机轴瓦在极端工况的摩擦学性能。阐明了基体对不同厚度自润滑涂层的支撑机理,分析了涂层在极端工况下受到轰击后的摩擦学性能,确定了船舶发动机轴瓦涂层的最佳设计厚度。

摘要：薄壁叶片易发生加工变形,传统的在机检测测点规划未考虑加工变形,导致测点不能准确反映加工情况。为此,提出了综合考虑叶片曲率特征与加工变形的分区域测点规划与镜像补偿方法。首先,对叶片进行截面划分,确定截面数与截面线位置;预测叶片的加工变形,并根据变形大小对截面线进行区域划分。然后,根据各区域的曲率和加工变形设置对应的弦偏差值和测点数,并利用弦公差法确定各区域测点,综合提取各区域测点并进行实验验证。最后,利用镜像补偿法来提高叶片加工精度。实验结果显示,与传统的弦公差法相比,本方法可在测点总数减少18.8%的前提下,使得叶片整体拟合的最大偏差减小37.5%,平均偏差减少16.3%,补偿后叶片的整体偏差减小了65.2%。本方法符合叶片曲率特征的分布,且与加工变形分布相匹配,有效提高了叶片在机检测的效率和加工精度。

摘要：由于具有价格低、对机械扰动不敏感的优势,线性霍尔传感器被应用于圆筒型永磁同步直线电机动子位置检测。但线性霍尔传感器位置辨识精度会受到磁场谐波的影响而下降。为提升霍尔传感器的位置检测精度,该文在考虑机械加工误差的情况下,进行直线电机的可靠性与鲁棒性优化设计。首先,建立直线电机位置辨识精度与电机推力的解析模型,基于解析模型分析设计变量与设计指标之间的影响关系。然后,使用神经网络建立直线电机设计指标的响应曲面模型,通过不同推力系数下Pareto最优前沿得到优化设计的概率约束条件。最后,使用可靠性与鲁棒性优化设计的方法,在略微削减推力系数与磁通密度峰值的情况下,大幅降低磁场谐波含量,将电机霍尔位置的检测精度从357μm提升至109μm。

摘要：为提高便携式绳轨提升装置的实用性,对基于摩擦的该类装置的提升能力展开研究。利用控制变量法分别研究末端拉力、包角与轮盘-绳索相对尺寸对两者之间摩擦提升力的影响,结果表明该提升力均随三种因素的增加而增加但趋势变缓;轮盘-绳索之间的静摩擦系数随绳索末端拉力与包角的增加而减小并趋于稳定,随轮盘-绳索相对尺寸的增加而增加并收敛。论证了包角与末端拉力对摩擦提升力的影响相互等效,发现了轮盘-绳索摩擦的尺寸效应,构建了以上因素共同作用下的轮盘-绳索摩擦提升力模型。该模型是对欧拉公式的扬弃,深化了对轮盘-绳索摩擦规律的认识,对便携式绳轨提升装置的小型化、轻量化设计具有重要意义。

摘要：在永磁同步直线电机中,由齿槽效应和端部效应引起的推力波动是制约其动态性能的重要因素。提出一种基于组合继电反馈的推力波动辨识方法,且利用辨识结果实现推力波动的补偿。针对某直驱进给实验平台,首先建立其动力学模型,设计基于理想继电环节和含有死区的迟滞继电环节相结合的信号激励源;其次利用描述函数对各非线性环节进行谐波线性化进而获取各环节的双输入描述函数,再根据非线性系统极限环存在条件确定系统待辨识参数的解析表达式;最后,通过仿真和实验验证了该方法的可行性和准确性。实验表明当直驱进给系统匀速运动时,含有推力波动补偿时伺服系统的推力电流波动比补偿前降低了46.3%,其跟踪误差的方均根由34.1μm降至19.3μm。

摘要：对机床结构做轻量化设计,可以在保证刚度的基础上,减少制造成本。该文利用SolidWorks软件和ANSYS软件对一台机床(高速卧式加工中心)的结构件做分析测量,得到了各个结构尺寸变化时,质量变化对刚度变化影响的灵敏度。以灵敏尺寸作为优化参数、结构件质量作为优化目标、刚度和铸造工艺条件作为约束条件对该机床做了轻量化设计。利用计算机仿真轻量化过程,在保证刚度不降低的前提下,结构质量可降低312kg(6.9%)。结果表明:灵敏度分析是对结构做轻量化设计的有效途径。

摘要：为提高放射治疗剂量的精度,减少因半影导致的剂量误差,引入切割线理论建立了半影解析表达模型。提出了以最大射野范围内半影宽度均值为优化目标,针对圆心偏置的圆弧类端面进行优化设计的方法,并将优化方法应用于中心叶片和离轴叶片的优化设计。结果表明:相比较最大圆弧相交半径法得到的端面形状,采用该算法优化后的叶片半影宽度均值减小了1.6%。

摘要：针对多叶准直器系统中直线电机受到往复直线运动和旋转运动带来的多周期干扰问题,提出一种多周期迭代滑模控制(MLVSC)算法用于提高直线电机的控制精度。该算法将迭代学习和滑模控制结合起来,利用多个迭代学习项来逼近并抑制多周期干扰,同时采用滑模控制来抑制未知干扰以保证系统的稳定性。通过构造合适的Lyapunov函数,可以证明MLVSC算法的渐近稳定性。在此基础上,基于MLVSC算法设计了直线电机系统的控制器。实验结果表明,MLVSC算法能够对直线电机受到的多周期干扰进行抑制,抑制后的控制误差迅速减小,控制精度提高了81%。

摘要：采用常规滑模观测器(SMO)进行干扰估计时,对时变干扰无法实现无静差跟踪,并且估计信号存在抖振。针对一种重复运动直线电机系统,同时存在周期性和非周期性干扰,该文提出一种重复滑模观测器(R-SMO),能够有效克服常规SMO的不足。它将周期性干扰的动力学模型(即内模)引入到观测器中,能够渐近收敛于周期性干扰;而滑模切换项只需针对非周期性干扰进行设计,可以大幅度削减抖振。该文给出了R-SMO的渐近收敛性证明。实验结果表明:R-SMO能够有效地估计出直线电机系统的干扰,用于前馈补偿后提高了跟踪精度,并且在收敛精度和抑制抖振方面均优于常规SMO。该方法还可以扩展到多周期干扰系统和非重复运动领域。

摘要：元结构方法在结构分析中得到了很多应用,但是很少文献对其理论建模做研究。使用集中参数法对元结构及其复制成的整体进行分析,推导两者间振动频率的关系,从而建立元结构方法的理论模型。理论模型中,不考虑弹簧质量的模型称为简单模型,误差较大;使用瑞利法考虑弹簧质量所建的瑞利模型,误差比简单模型小。使用元结构方法的理论模型,在已知元结构振动频率和整体结构尺寸的情况下,能够完成整体振动频率的计算和设计。在第一个仿真算例中,验证了瑞利模型的误差(5.7%)小于简单模型的误差(15.6%)。在第二个仿真算例中,使用元结构方法指导了机床床身的设计。在试验算例中,使用元结构方法对一个铸件振动频率做出计算和设计。三个算例证明,元结构方法可以减小有限元仿真的建模工作量,可以减小样机的试制成本,是一种由局部特性推导整体特性的有效方法。