摘要：拓扑优化设计的压力驱动柔顺机构拓扑构型容易出现类铰链结构,导致难以制造加工。为了满足制造工艺要求,提出一种考虑最小尺寸控制的压力驱动柔顺机构拓扑优化设计方法。采用改进的固体各向同性材料惩罚模型,利用达西定律结合排水项计算流体压力载荷,以机构的互应变能最大化和应变能最小化为优化目标,采用Otsu算法和拓扑细化算法提取柔顺机构的骨架特征,从而构建最小特征尺寸控制,以结构体积和最小特征尺寸作为约束,建立考虑最小尺寸控制的压力驱动柔顺机构拓扑优化模型,采用移动渐近线算法进行压力驱动柔顺机构拓扑优化问题求解。数值算例结果表明,所提设计方法获得的压力驱动柔顺机构最小特征尺寸满足约束,能够有效地抑制类铰链结构,并且分析不同最小控制尺寸对柔顺机构拓扑优化结果影响规律。

摘要：针对锂离子电池均温性差和液冷系统能耗高等问题,以方形锂离子电池为研究对象,在电池单体模型验证的基础上,设计了串并对称式液冷流道的锂离子电池散热结构,对比了5种流道方案,在优选方案四的基础上,分析了液冷板中的液冷流速、铝板厚度组合和液冷系统的启动时间对电池散热效果和液冷系统能耗的影响.结果表明:与方案一的流道形状S0对比,方案四的流道形状S3能够将模组中电池单体的最大温差降低15%;此外,电池的最高温度随着液冷流速的增加呈现先减小后平缓的趋势;在保证液冷系统总质量不变的前提下,与初始的铝板厚度组合h0对比,调整后的铝板厚度组合h4可将电池模组的最大温差降低12%;电池在2.5C放电时,延迟液冷系统启动时间至563 s,既可以保证电池在最佳的工作温度范围内,又能节约液冷系统约39%的能耗成本.

摘要：针对传统本构模型表达磁流变液的流变特性精度不高的问题,采用MCR302流变仪对磁流变液的流变特性进行测试,获得了不同磁场下剪切应力与剪切速率之间的关系。利用遗传算法对Bingham-Papanastasiou(BP)模型和Herschel-Bulkley-Papanastasiou(HBP)模型进行参数辨识。利用辨识结果建立了仿真模型,对磁流变阻尼器的动态特性进行数值模拟。设计并加工了磁流变阻尼器,搭建了阻尼力测试平台进行阻尼力测试实验,并将实验结果与仿真结果进行对比。结果表明:HBP模型对磁流变液流变特性的辨识结果与实验结果吻合较好;2个模型对阻尼器动态特性的预测结果相差较大,仅对流速的预测一致性较好;基于HBP模型的阻尼力预测值与实验值较吻合。所提出的HBP模型表达磁流变液流变特性的精度较高,具有良好的实用价值。研究结果可以为振动控制领域磁流变阻尼器力学模型的选择提供参考。

摘要：应用Polyflow软件分别建立了U型件模型、带内外气体辅助层厚度不同的U型件模型和U型件开口有倾角的模型。针对传统挤出、不同内外层辅助气体厚度、不同开口倾角下3种情况进行了数值模拟计算,并用Origin软件对部分结果进行了分析。研究发现,使用气体辅助技术比型腔结构优化更有利于模流平衡;当内外气体辅助层厚度不同时,内层气体层厚度偏大、外层气体层偏薄时,更有利于抑制U型件开口收缩的变形;而对口模开口臂倾斜角度的修正更有利于减小或调整U型件开口收缩的变形。

摘要：针对已经建设的《机械设计》省级精品在线开放课程,文中开展了基于团队协作的慕课环境下机械设计课程同伴教学法课程改革实践和探索,旨在提升学生的团结协作、自主学习及创新实践能力,更好地面对复杂的机械工程问题,并发挥课程在培养高质量创新型机械工程专业人才过程中的引领作用。同时,解决了课程课时减少,而课程内容难于全涵盖,课程设计与期末考试时间重叠,导致课程设计质量难以保证等痛点问题。结果表明:教学改革效果良好,主要体现在学生对课程的网上评价、问卷调查、课程目标达成度分析,以及学生的科创活动情况等。

摘要：隧道掘进机(Tunnel Boring Machine,TBM)减速器为TBM刀盘驱动系统重要部件。为了揭示TBM减速器两级行星齿轮传动系统的动力学特性,考虑TBM减速器两级行星齿轮传动系统的齿面摩擦、时变啮合刚度、齿侧间隙、传递误差等影响因素,运用集中参数法建立了TBM减速器两级行星齿轮传动系统的扭转动力学模型,求解分析了动力学特性。固有特性分析结果表明了行星轮系的3种振动模态形式:刚体模态、扭转振动模态、行星轮振动模态。动态响应分析得到各齿轮的振动位移及齿轮副间的动态啮合力。分析结果为该行星齿轮传动系统动态优化设计奠定了基础。

摘要：针对电磁隔振器主动控制力不足和磁流变弹性体(MRE)隔振器移频范围窄的问题,提出并设计了一种基于电磁和MRE的复合隔振器。对复合隔振器进行整体结构设计及磁路分析,通过等效磁路法得到电磁隔振系统的解析电磁力表达式。同时采用COMSOL软件对电磁隔振系统及MRE隔振系统进行磁场仿真分析,并通过Dymola动力学仿真软件对复合隔振器进行动力学仿真,分析其隔振性能。仿真结果表明,增大复合隔振器中励磁线圈电流能够增大隔振器固有频率,并且能有效削减不同激励频率下的共振幅值。

摘要：轨道梁结构对跨座式单轨车辆的稳定运行影响很大。为探究桥梁跨度对单轨车辆车桥耦合振动的影响规律,基于铁木辛柯理论和有限单元法建立连续的柔性轨道梁模型,运用多体动力学理论,通过UM建立单轨车辆车桥耦合动力学模型,在UM仿真界面设定不同的桥梁跨度和行车速度,仿真分析直线工况下桥梁跨度变化对车辆系统振动影响规律及运行平稳性的影响。结果表明:随着桥梁跨度增大,轨道梁跨中位移动力学响应值整体呈上升趋势,且当桥梁跨度超过16 m时,这种上升趋势更加明显;轨道梁跨中竖向加速度和轨道梁跨中横向加速度动力学响应值均随着桥梁跨度的增大而增大,然后又缓慢减小,桥梁跨度的变化对于轨道梁跨中横向加速度的影响较小;随着桥梁跨度增大,车体质心竖向位移动力响应明显增大,而车体质心横向位移略有减小;车体质心竖向加速度随着桥梁跨度的增大而增大,而横向加速度受桥梁跨度变化的影响很小。因为桥梁跨度增加会使单轨车辆运行的竖向平稳性指标和横向平稳性指标均有所增加,车辆运行平稳性变差。因此,将桥梁跨度控制在一定范围内对单轨车辆的稳定运行具有十分重要的意义。

摘要：【目的】通过对橡胶衬套各向刚度的优化设计以指导产品设计,以期大幅缩短橡胶衬套的研发周期。橡胶衬套作为新能源汽车、特种车辆、动车组等载运工具的重要连接件,对整车操纵稳定性起着至关重要的作用。【方法】为了避免工程实践中反复调试的繁琐工作,提出了一种考虑材料硬度与缩径量的橡胶衬套各向刚度(径向刚度、轴向刚度、偏摆刚度和扭转刚度)优化设计方法。首先,采用Ogden模型作为橡胶衬套的本构模型,通过试验设计与有限元分析相结合的方法,计算不同内芯外径、橡胶高度、缩径量和材料硬度下衬套各向刚度;然后,建立各向刚度的二阶响应面模型,利用拉丁超立方抽样和方差分析,检验响应面模型精度;最后,根据遗传算法,建立含各向刚度为设计变量的多目标优化模型,并对优化结果进行试验验证。【结果】研究表明:径向刚度、轴向刚度、偏摆刚度和扭转刚度的试验结果与目标值的相对误差分别为7.72%,9.06%,-6.33%和9.16%,均在±10%以内,满足工程应用的要求。【结论】试验结果验证了所建立的各向刚度二阶响应面模型的有效性,以及所提出优化设计方法的可行性,为橡胶衬套产品设计提供指导,可极大地缩短橡胶衬套的研发周期。

摘要：针对电力机车疲劳伤损评估的传感器测点数量局限性问题,对某型重载电力机车车体振动关键部位进行了加速度传感器布置,对车钩进行了载荷标定,在某货运专线进行了重车和空车状态下的动态测试,基于ANSYS仿真结果、nCode数据处理流程及实测车钩载荷数据获取了车体疲劳关键部位的计算应力时间历程,以雨流计数为基础编制了疲劳关键部位的计算应力谱,通过计算累积损伤获取了疲劳关键部位的剩余寿命,该机车在达到其设计寿命运行里程后,还可以安全运行56万km。