摘要：运用空间啮合理论建立圆柱齿超环面行星蜗杆传动的啮合方程,给出行星轮和内齿圈压力角的计算公式,并分析各压力角的影响因素。采用4因素3水平的正交表,进行方案设计,得到机构压力角的主要影响因素和变化规律。行星轮和内齿圈压力角随行星轮转角改变而改变,行星轮压力角受行星轮半径的影响最大,而内齿圈压力角则受传动比的影响最大,滚子半径对两压力角影响均为最小。行星轮压力角和超环面内齿圈压力角的最大值一般发生在啮合过程的中点。选择合理的参数就可以使机构的压力角达到理想水平,从而使机构的效率达到最大。为完善超环面行星蜗杆传动的设计与制造提供理论依据。

摘要：为了获取锥形改流体(cone-in-cone)下部孔径对筒仓内卸料流态和仓壁压力的影响,实现中心流筒仓内物料流态从中心流到整体流的转变,改善筒仓内物料流动环境,建立模型,用试验验证模型是正确的,该文采用离散元法对三维筒仓中ABS球卸料过程进行了数值模拟。数值模拟结果表明:筒仓卸料口尺寸不变时,减小锥形改流体下部孔径,整体流系数增大,筒仓内物料流态能够从中心流转变为整体流,筒仓壁峰值压力减小且峰值压力位置上移。改流体倾角为120°、135°时,当锥形改流体距筒仓锥形壁面的距离与锥形改流体下部孔径的比值大于等于1时,能实现从中心流到整体流的转变。该研究基于数值模拟结果提出了锥形改流体的设计标准,可为工程上确定改流体结构、位置参数提供参考。

摘要：铺粉工艺是基于粉床的增材制造(additive manufacturing,AM)技术中的关键工序之一.滚筒铺粉工艺参数包括铺粉层厚H,滚筒直径D,滚筒的旋转速度ω和平移速度V,对增材制造工艺中的粉体铺展性具有重要影响.本文以尼龙粉体为研究对象,采用离散元法(discrete element method,DEM)模拟其滚筒铺展过程,建立沉积分数、覆盖率和沉积速率3个铺展性指标.采用中心复合设计(central composite design,CCD)生成30组仿真案例,通过响应曲面法(response surface methodology,RSM)拟合了3个铺展性指标的回归模型.采用方差分析证明了回归模型的准确性和预测的有效性,并详细分析了工艺参数对粉体铺展性指标的影响规律.结果表明,铺粉层厚H是最大的影响因素,平移速度V是次要的影响因素,滚筒直径D和滚筒的旋转速度ω对粉体铺展性指标影响较小,HV和DV为影响粉体铺展性指标的主要交互因素.以3个铺展性指标为优化目标,采用期望值法对滚筒铺粉工艺参数进行多目标优化,获得了预测的最优铺粉工艺参数和粉体铺展性指标组合,并通过实验验证了粉体铺展性指标的预测结果与实验结果吻合良好.本文的研究结果可指导增材制造中滚筒铺粉工艺参数的优化.

摘要：采用离散元法研究颗粒的流动与堆积过程时,物性参数和接触参数的选择是否合理直接影响着模拟结果的准确性。对于非规则颗粒而言,这些参数的选取尤为重要。以非规则泥沙颗粒为例,根据其形状和大小的不同建立了四种颗粒模型。设计了一系列试验来标定泥沙颗粒的密度、恢复系数、静摩擦系数、内摩擦系数,并通过试验与模拟相结合的方法标定了颗粒间滚动摩擦系数。通过试验和离散元仿真的手段对比了顶层泥沙在V型箱和L型箱中的流动过程,结果表明试验与仿真得到的运动轨迹吻合,验证了所采用的测定物料参数和接触参数方法的可行性和参数选择的合理性。

摘要：Ni基合金因其在高温条件下具有优异的性能,在航空航天、船舶制造、冶金化工等领域受到广泛的关注。为了进一步提高合金在严苛环境下的服役年限,采用激光熔覆技术在K418镍基合金表面设计并制备了NiCoCrTaAl-TiC复合涂层,探究Al含量对复合涂层组织形貌及摩擦学性能的影响,并在雨水、海水和润滑油等严苛工作环境下对涂层性能做进一步分析。研究结果表明:添加Al元素后,复合涂层出现Al_(2)O_(3)、AlNi_(3)、Al_(4)CrNi_(15)、Al_(4)Ni_(15)Ta等金属间化合物相,涂层内部组织构成发生改变;随Al含量增加,熔池边界逐渐消失,涂层硬度、耐磨性能呈先减小后增加的趋势,并在Al含量为15wt.%时达到最佳,其耐磨性较NiCoCrTa-TiC涂层约提高25%;在雨水、海水介质中浸泡2 h后在边界润滑条件下的磨痕深度及磨损量与未经处理涂层的基本相同,表明Al元素的添加提高了复合涂层的耐腐蚀性能。

摘要：针对四旋翼无人机机身轻量化需求,以小型四旋翼无人机机身结构为研究对象,基于质量最小原则对四旋翼无人机机身结构进行轻量化设计。选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(ABS)材料,利用Inspire软件分别对不同优化目标下的机身模型的形状控制进行了拓扑优化计算,依照质量最小原则,得到了基于形状控制为辐射状的小型四旋翼机身的关键结构特征。然后对拓扑优化的最优结果进行了几何重构及强度校核,得到适合于3D打印的结构,相对于初始结构实现了54%减重,且多工况下机身模型的应力、位移、安全系数都符合设计要求,接着通过切片软件设置层厚、模型摆放位置等参数对机身的三维数据进行前处理,最后通过3D打印机实现轻量化模型熔融沉积成型(FDM)快速制造。该研究结果为四旋翼无人机机身结构的设计提供一种新的设计思路,为实现低成本、轻量化的四旋翼无人机结构提供一条新的途径。

摘要：目的研究微织构和固体润滑涂层对铝合金表面减摩、抗磨性能的协同作用效果,为铝合金内燃机活塞外圆表面的减摩、抗磨设计提供参考。方法采用脉冲Nd:YAG激光器在试件表面加工出具有规则形貌的正方形凹坑阵列,利用热喷涂工艺在微织构化基体表面喷覆固体石墨涂层,在乏油条件下,利用HSR-2M型高速往复摩擦磨损试验机进行摩擦磨损实验,采用扫描电子显微镜和超景深显微系统对试样磨损表面进行了分析,研究微织构几何参数、相对滑动速度、涂层特性对摩擦副表面减摩、抗磨作用的协同机理及影响规律。结果在乏油润滑条件下,仅覆盖石墨涂层的摩擦副表面,摩擦系数较光滑表面降低了44%。经微织构修饰的摩擦副表面,其摩擦系数明显小于光滑表面,其中微织构所占面密度为8.2%时摩擦系数最低,相对于光滑表面降低了67.4%。当在微织构和石墨涂层的协同作用下,摩擦系数进一步降低至0.07,且铝合金基底表面未见明显磨损,此外较高的滑动速度有利于摩擦系数的进一步降低。结论微织构和石墨涂层的协同作用下,能有效改善乏油工况下铝合金表面的摩擦学性能,合理的几何参数可以更有效地发挥减摩和抗磨效果。

摘要：采用离散单元法对回转筒内沙石物料的混合均匀性进行数值模拟研究,并选取回转筒转速、直径、提升条个数和石子填充率作为影响因素,分别设立3个水平,进行回转筒内物料混合的正交模拟,旨在对各因素的敏感性影响程度进行分析。基于试验结果选择物料混合时间和颗粒接触数率作为试验指标,对四个因素进行极差分析和方差分析。结果表明,回转筒转速、直径和石子填充率对物料混合时间的影响显著,提升条个数对混合时间的影响不显著;石子填充率、回转筒转速和提升条个数对物料混合后颗粒接触数率的影响显著,回转筒直径对物料混合后颗粒接触数率的影响不显著。

摘要：为改善铝合金的摩擦学性能,运用有限元方法对单一方形凹坑、条形凹槽、方形凹坑和条形凹槽组合3种不同形貌织构摩擦副间润滑油膜承载能力进行仿真分析,并探究不同织构尺寸对油膜承载能力的影响。仿真结果表明:方形凹坑和条形凹槽组合织构润滑油膜承载能力最佳。采用脉冲Nd:YAG激光器在铝合金试件表面加工出具有规则形貌的方形凹坑和条形凹槽组合的织构阵列,借助CFT-I型高速往复摩擦磨损试验机进行摩擦试验,研究织构几何尺寸对摩擦副接触面间摩擦学性能的影响规律,并利用超景深显微系统对试件磨损表面的形貌进行观测。试验结果表明:组合织构化表面的平均摩擦因数与无织构表面相比明显减小,且波动幅度较小;当织构尺寸为80μm时,织构表面的摩擦因数最小,且试验得到的基体表面磨痕深度随织构尺寸的变化规律,与仿真计算得到的润滑油膜升力系数的变化规律相吻合,为微织构参数设计提供了一定的理论依据。

摘要：机械类专业毕业设计是所学基础理论、专业知识的综合实践。随着社会的不断发展和科技的快速进步,机械类专业的本科教育在适应新的需求和挑战方面面临着一系列的问题。因此,对机械类本科毕业设计进行改革与实践显得尤为重要。本文结合机械类专业的特点,在新工科建设和专业认证背景下对湘潭大学机械类专业的毕业设计教学环节进行分析,以期促进了专业的建设,提升了该专业学生的创新能力。