摘要：为了降低挖掘机的燃油消耗,提高整机作业效率,提出了一种基于液压混合动力技术的挖掘机动力系统节能方案.该方案采用液压泵/马达独立驱动回转装置,可保证发动机工作于最佳燃油工作区,同时结合挖掘机回转装置的作业工况,通过分析液压混合动力系统的特点,对回转装置的控制方式进行了设计.针对回转系统参数的不确定性,设计了智能比例-积分-微分(PID)的分段变结构控制器,并通过仿真和模拟试验平台验证了控制器的有效性和适用性.研究结果表明,智能PID转矩控制方式更适合于回转装置的作业要求,相对于转速控制方式,系统响应速度快,回转装置运动控制平稳,能量回收率高,达到了理想的控制效果.

摘要：由于传统以磁路计算为基础的动态特性计算精度较低,基于有限元方法建立了电磁铁的动态数学模型,并通过实验进行了验证,电流误差<4%,响应误差<6%,证明模型是可信的。在此基础上,对耐高压大行程高速开关电磁铁进行动态仿真,分析探讨了盆形极靴的结构参数对动态特性的影响规律。研究结果表明:为使电磁铁动态特性最优,盆口高、导套厚度、隔磁角和隔磁环长度有最佳值,径向间隙应尽可能小;考虑到耐压强度和成本,导套厚度和径向间隙均不能过小。结合实际设计要求,采用优化后的结构参数研制的耐高压大行程高速开关电磁铁在4mm行程时的响应时间为24.95ms。

摘要：采用硅基应变片设计了一种可用于精密微装配作业过程,检测x、y、z方向微接触力的三维微力传感器;经微小改动后,该传感器可成为五维微力传感器。分析了力传感器测量原理,建立其测量模型,并设计了传感器信号放大电路。测试了微力传感器的性能指标,在x、y、z3个方向的微力测量分辨率为0.001 N,测量精度可达0.005 N,测量范围为-0.5^+0.5 N。最后设计了微装配作业控制系统,并利用该传感器实现力位移混合控制,顺利完成了180μm微型轴与200μm微型孔间的精密微装配实验研究。

摘要：为了确保基于O形橡胶密封圈的深海高压舱实现可靠密封,避免因经验设计带来的密封失效,提出了通过计算O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力来判断密封可靠性和安全裕度的评价方法.采用超弹性单元HYPER56建立了O形密封圈的有限元分析模型,计算了高压舱O形密封圈在承受内压时的应力分布.计算结果表明,当O形圈的预压缩量小于1 mm时,增大O形圈的预压缩量,可以显著提高O形圈的最大接触应力;当O形圈的预压缩量大于1 mm时,增大O形圈的预压缩量对提高O形圈的最大接触应力贡献不大;当O形圈的预压缩量大于0.6 mm时,O形圈的最大接触应力始终大于密封压力,高压舱能可靠实现60 MPa的密封.对上述结论进行了高压密封实验,实验结果表明,当O形圈的预压缩量为0.8、1和1.2 mm时,高压舱能可靠实现60 MPa的密封;通过计算当O形橡胶密封圈密封工作时的最大接触应力,可以对高压密封舱的密封性能做出正确判断.

摘要：为了解决通用优化算法无法有效计算静液传动混合动力车辆驱动系统优化匹配时设计变量具有复杂约束的问题,建立液压泵/马达排量与其转速范围的规则知识库,采用基于该规则知识库的自适应模拟退火遗传算法,对轮边驱动静液传动混合动力车辆的驱动系统关键元件及系统参数进行优化匹配.对优化后的混合动力车辆的节能和动力特性进行仿真分析,并采取能量对应方法对启动-制动-启动工况进行模拟试验.仿真和模拟试验结果表明,基于规则知识库的自适应模拟退火算法合理有效,优化后的混合动力车辆节能和动力性能均优于相应的传统车辆.

摘要：为解决由于气体压缩性造成的锥阀式气动比例压力阀输出压力的可控性差的问题,设计一种基于电流环/压力环双闭环反馈的压力控制器.电流环单元采用基于电流比例负反馈的模拟电路实现,额定输出为0~0.9A,最大电流纹波为35mA,驱动035型比例电磁铁时的截止频率可达22.5 Hz.压力环单元采用数字反馈控制算法实现,分为2个阶段：当误差较大时,采用自抗扰控制器来补偿未知扰动对阀的输出压力的动态性能的不良影响;在设定压力附近,则切换为非线性PID控制器来提高压力控制精度和稳定性.同时,引入输入信号的轨迹规划进一步改善控制器的性能.实验结果表明,该控制器可以实现输出压力在0~6×10^5 Pa内连续控制,压力控制误差在±1kPa以内,且对下游负载变化具有较强的鲁棒性.

摘要：为了实现气动系统低功耗传感器的自供能需求,提出了一种新型磁力辅助式压电俘能器,以此提高俘能器俘获动态气体载荷能的效率。将磁铁间的非接触力作为磁力诱导的预应力施加在压电片中心,当动态气体载荷作用在压电片上时,磁力诱导的预应力可以通过改变压电片的位移来调节压电片表面正负电荷的分布,进而提高俘能器的机电转化效率。仿真研究表明,斥力诱导的预应力可增加俘能器的输出电压,而吸引力诱导的预应力则降低了俘能器的输出电压。采用外径22 mm、厚度0.23 mm的压电单晶片及缸径63 mm、行程150 mm的气缸制作实验样机,利用气动组件搭建测试系统。分别调节压力、周期、流量以及磁力等参数进行实验测试。实验结果表明,当俘能器的最佳匹配负载为0.87 MΩ时,最大的瞬时功率为1.39 m W,俘能器的最大瞬时功率提升12.6%,而引入磁力诱导的预应力仅为气体载荷的0.6%,磁力诱导预应力可有效提高俘能器俘获气动系统动态气体载荷能的效率。

摘要：针对海浪升沉运动对钻柱和钻压的影响,设计了一种海洋浮式钻井平台主动式钻柱升沉补偿装置,其以电液比例方向阀和变量泵为控制对象,实现了对液压缸活塞运动的实时控制,进而对海浪升沉造成的钻柱运动进行补偿。建立了主动式钻柱升沉补偿装置系统的数学模型,设计、搭建升沉补偿实验台实现了升沉运动和动态负载的实验模拟,并进行了阀控和泵控加阀控的主动升沉补偿实验。结果表明:主动阀控方案具有较好的补偿效果,但消耗能量较大;泵控加阀控方案能耗较低,但控制策略要求较高,补偿效果稍差。

摘要：提出以机床立柱和主轴箱不同位置的组合为对象,采用试验设计结合响应面模型的方法研究机床在整个加工空间内的切削稳定性分布规律的方法.选择立柱和主轴箱在移动轨迹上的关键位置的组合作为计算样本点,在ANSYS仿真软件中对样本点的机床动力学特性进行分析.计算每个样本点的最小临界切削深度,建立反映位置特征与最小临界切削深度数值的二次多项式响应面模型,模拟在整个空间内的稳定性切削极限深度近似值,对该响应面模型的质量进行评价.以一台卧式高速加工中心为例,说明了机床立柱位置的变化对切削稳定性有较大影响,为结构和工艺的优化设计提供了理论依据.

摘要：在国外主动式绞车补偿方案的基础上,研发了一种具有自主知识产权的新型海洋浮式钻井平台半主动式绞车升沉补偿装置。通过设计新型绞车升沉补偿系统的结构与参数,分析了系统功率配置、节能效果与解耦控制的机理。研究结果表明:采用液压蓄能节能与电液联合驱动的方式可降低系统能耗;通过合理设计补偿绞车驱动装置结构及控制策略可实现钻柱升沉补偿运动与自动送钻运动的合成及解耦控制。通过建立补偿系统的数学模型并进行补偿性能仿真的结果显示,该系统具有良好补偿效果。