摘要：【目的】针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题,提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法,并设计了相应的优化模型。【方法】分析了传统设计方法中零齿差机构变位系数的设计缺陷,明确了目标函数和约束条件,定义了设计变量。采用粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重线性递减策略提升粒子的局部与全局寻优能力,引入收缩因子并通过改进的速度更新迭代公式缩短收敛时间。以重合度和齿厚系数为优化目标函数,同时结合零齿差内啮合机构的齿轮约束条件建立了优化模型。【结果】为验证算法的稳定性,以用户输入的初始参数(内外齿轮模数为6,齿数为12,分度圆压力角为20°,外齿轮齿宽为30 mm,内齿轮齿宽为28 mm,偏心量范围为2.5~5 mm)进行优化分析。结果表明,通过改进PSO算法得到了径向变位系数和切向变位系数的最优解,即改进PSO算法显著提升了变位系数的优化效果。对比原始数据和优化结果,改进PSO算法的重合度提升了最高达26.2%,特别是在不同偏心量下,优化后的重合度均显著提高。【结论】通过对比改进前后的PSO算法,改进后的算法兼具全局收敛性与精确搜索能力,所得变位系数更加合理有效;优化后的齿厚系数更加平稳,显著降低了轮齿折断风险。最终优化后的变位系数不仅满足各项约束条件,且便于后续加工,提高了计算效率,显现出良好的设计效果。

摘要：为了更深入地研究镁合金冷喷涂Al-αAl_(2)O_(3)复合涂层在不同受力状态下的力学响应,利用ABAQUS有限元软件分别在AZ31B镁合金上构建了Al-Al_(2)O_(3)复合涂层的定点下压模型、拉伸模型和摩擦模型(其中Al_(2)O_(3)质量分数分别为0%、15%、30%、45%),且对于冷喷涂试验中出现的颗粒随机性进行相应的表征,分析了涂层在不同受力状态下的应力分布及其类型,以期获得复合涂层潜在的失效机制及在不同受力(拉伸、压缩、摩擦)状态下应力之间的联系。研究表明:3种不同受力工况下应力集中现象位于Al_(2)O_(3)颗粒的边缘或附近,且应力在靠近曲率半径最小处达到最大值,但不同的受力会导致应力的类型不同。经过摩擦后的涂层最表层的涂层残余应力为拉应力,次表层则为压应力,涂层最下层则为拉应力,且最表层的残余拉应力平均值随着Al_(2)O_(3)含量增多而增大。研究结果可为涂层设计和材料选择提供理论指导,同时也为相关应用领域提供参考依据。

摘要：针对面向多品种小批量制造过程设计质量控制图面临的样本数量少、分布不确定问题,提出一种基于非参数、自适应、动态EWMA控制图的多目标优化设计方法。基于非参数统计理论与自适应控制的思想,构建与样本数据分布无关的控制图统计量,并设计一种基于聚类距离的动态抽样方法实现样本抽样;在此基础上,考虑统计性、经济性建立控制图多目标优化设计模型,基于改进人工鱼群算法与云清晰综合评价方法实现对模型求解,进而构建面向多品种小批量制的非参数自适应动态EWMA控制图。最后,以航天复杂构件制造过程为例,对制造过程进行动态监控。结果表明,所提方法能够快速监控到质量异常,监控性能高,验证了该方法的有效性和可行性,为多品种小批量制造过程实际的质量监控提供一种有效的途径。

摘要：针对车辆主动悬架系统,提出了基于单步法求解的静态输出反馈有限频域H∞控制器设计方法。由于现有的有限频域H∞控制定理含有双线性项,且全状态反馈控制增益并不满足单步法的充分条件,导致静态输出反馈问题无可行解。文中应用GKYP引理给出了一个新的基于静态输出反馈的有限频域H∞控制定理。该定理可采用单步线性矩阵不等式LMI直接求解,相对于传统的迭代LMI及CCL算法,极大地简化了设计过程。借助状态反馈信息,避免了初始求解的不可行性。最后,通过数值算例及台架试验验证了该方法的可行性。

摘要：传统的钢丝绳隔振器设计依赖大量试验数据,新产品开发成本高且测试周期长。为解决此工程问题,首先,通过空间坐标系变换建立三次螺旋的钢丝绳隔振器空间轨迹方程,并利用Matlab及Pro/E软件得到钢丝绳各芯丝空间曲线及等效钢丝绳隔振器三维模型;其次,针对不同结构参数的钢丝绳隔振器,利用ABAQUS分析并计算了等效冲击刚度和冲击损耗因子,通过冲击试验对仿真结果进行验证。研究结果表明:截面直径对等效冲击刚度的影响最为显著;螺旋直径对冲击损耗因子的影响最显著;等效冲击刚度和冲击损耗因子与几何结构参数皆呈非线性关系。试验数据表明,仿真结果的误差不超过10%。该研究结论可为抗冲击钢丝绳隔振器的设计和制造提供理论指导。

摘要：基于悬臂式铁镓合金的动力学模型、等效电路模型和伏安特性建立悬臂式铁镓合金振动能量收集装置的输出电压和输出功率模型,设计能量存储电路,搭建了铁镓合金振动能量收集装置实验平台。实验结果表明,在67Hz固有频率、外接17Ω负载时,样机的最大输出功率为116mW,对应的功率密度约为271μW/cm3;电压智能调解电路的最大输出电压可保持在5.1V,且可为锂电池提供4.18V的充电电压,实验验证了振动收集装置的输出电压经过所设计的能量存储电路可有效地为超级电容器和锂电池充电,实现对能量的存储;样机可持续点亮LED灯和数码管,进一步证明了文中涉及的振动收集装置及存储电路的有效性,并为其在无线传感器节点供电中的实际应用提供了基础。

摘要：针对精微装配制造对超微量胶滴及高精度点胶技术的要求,提出了一种基于胶液表面张力的接触式点胶方法。重点分析了影响点胶质量和胶斑大小的因素,并针对部分主要影响因素进行了实验研究。设计并搭建了微量点胶系统及点胶过程观察与胶斑显微图像观测系统。通过对实验结果的分析,得到了点胶速度、移液针尖端直径、点胶距离和胶液黏度这四种因素对胶斑大小及胶斑质量的影响规律;通过对大量点胶结果的统计分析,计算出了该微量点胶系统的点胶成功率约为92.7%;分析明确了点胶失败及导致异形胶斑形成的原因。

摘要：电机-变速器同轴直联传动系统具有小尺寸、高效率的特点,已经广泛应用于纯电动汽车当中。由于其本质上表现为一个欠阻尼系统,在起步加速、减速和能量回馈制动时具有明显的扭振和车身抖动现象,影响整车的行驶性能。针对该问题,提出了基于混合H_∞/GH_2算法的振荡衰减控制策略,并综合考虑了网络时延、电机转矩脉动及建模误差的影响。由于扭转角难以测量,采用静态输出反馈控制方式。区别于以往的迭代算法,应用一个新的单步法直接求解问题的可行解,极大地简化了设计过程。数值结果表明,在不失加速性的前提下,该方法能有效地抑制传动系统扭振和车身抖动。

摘要：为了实现磁悬浮系统的低功耗运行,一种可控磁路式永磁悬浮系统被提出,并基于有限元软件分析了该系统的可行性,建立该系统的动力学模型。针对其强耦合、非线性的特点,为了实现该系统的稳定运行,基于LMI的H_∞鲁棒控制理论,建立了鲁棒控制模型,设计状态反馈γ-次优H_∞鲁棒控制器。采用数值仿真与试验相结合的方式分析验证系统的悬浮特性与控制器效果,结果表明:该系统可以实现稳定的低功耗悬浮运行,可以实现对位移信号的跟踪和对外扰力的抑制;解决由于系统模型参数不确定以及外扰等因素引起的系统不稳定问题,保证了系统的鲁棒性。

摘要：针对可变磁路式永磁悬浮系统的悬浮力非线性变化的特点,分析系统的刚度特性,提出变刚度控制方法减小系统对外扰作用的敏感度。基于系统力学模型分析了系统结构和控制参数对悬浮刚度的影响,提出了基于悬浮物位移的变刚度控制方法;根据预设的载荷能力和位移变化量,设计参数的变化范围,使系统刚度按设定控制规律发生变化;进行了系统起浮稳定性与系统对外扰敏感度的仿真与实验分析,并与传统PID控制方法进行对比,仿真与实验结果表明:变刚度控制方法能够保证系统稳定起浮,并使外载荷作用时悬浮物的位移变化量减小50%,极大降低了系统对外扰的敏感度,相对于传统PID控制方法其控制特性有较大幅度提高。