摘要：提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对约束流道内壁面的微力微量切削,从而克服光整加工工具难以接触结构化表面的困难,完成对结构化表面的无工具化精密光整加工。基于液固两相流体耦合理论,建立面向结构化表面精密加工的约束流道内液固两相磨粒流动力学模型,利用标准k-ε湍流模型和离散相模型相结合的求解方法,以环形截面约束流道为研究对象,选择不同的约束模块配合参数,对流道内压力/速度分布及湍流动能进行数值分析研究,通过该数值分析方法,可以观察约束流道进口压力、入口与出口截面尺寸的相对变化等工艺参数对湍流形态的影响,为研究软性磨粒流湍流形态调控的基本规律和磨粒流特性提供一种理论工具。

摘要：电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验过程中,对动态载荷的高精度测量和控制是保证试验结果准确性和系统工作稳定性的重要前提,夹具作为夹持试件和传递载荷的重要机构,对其进行结构优化显得尤为重要。建立了紧凑拉伸(CT)试件连接刚度模型和三自由度有阻尼振动系统动力学模型,得到了动态载荷测量误差理论表达式;分析了夹具刚度对动态载荷测量误差的影响,设计了不同结构刚度的试件夹具,并通过有限元方法计算其刚度,得到了不同结构夹具对动态载荷测量误差的影响结果;实验验证了优化夹具设计的合理性。

摘要：提高微混合器雷诺数的适用范围和混合强度是微混合器设计的发展趋势。本文基于非对称分离重组混合原理设计、制作了一种3D-不对称菱形被动式微混合器,并借助数值分析方法和可视化实验对混合强度和混合状态的变化进行了研究。研究发现:在低Re(0.01~10)范围内,两组分间的混合以扩散混合为主,随着Re的增加,流速对混合强度的影响有一定下降;在较高Re(10~200)范围内,受流速增加的影响,流体间不平衡微流惯性碰撞逐渐成为影响混合的主要因素。此时,混合强度随流速的增加逐渐增强并趋于平稳。对Re在0.01~200内的微混合器展开研究,分析了宽缝比Ws/S、分合角θ、宽厚比H/S等结构尺寸对混合强度的影响。通过综合考虑流体混合强度和通道压降的变化情况,确定最佳通道结构尺寸为Ws/S=0.2、θ=45°、H/S=0.5,此时微混合器的混合强度可维持在78%以上。与传统平面对称分合式混合器相比,设计制作的3D-不对称菱形被动式微混合器混合强度有较大的提高,验证了本文设计结构的有效性。

摘要：为有效地协调正逆向物流,更好地体现城市物流配送速度时变的特点,降低物流配送成本,以时间依赖型同时取送货车辆路径问题为对象,建立其数学规划模型;设计了基于禁忌搜索的超启发式算法对其进行求解。在算法高层,设计了基于禁忌搜索评分制的选择策略及模拟退火的接收准则,实时监控底层启发式算子的性能并选择最优算子。通过基准实例测试及实验对比分析,表明了该算法能快速地找到满意解,所设计高层策略能保证算法跳出局部最优并快速收敛,从而证明了所提算法求解该问题的有效性。

摘要：为实现液压弹射,提出一种液压动力系统技术方案,主要由高速液压缸、活塞式蓄能器、主阀和伺服阀组成。设计了新型液压缸缓冲结构,以避免液压缸活塞运动行程末端产生强烈的撞击与振动。论述了系统工作原理和设计方法,建立了系统的数学模型,采用数字仿真的方法对弹射和缓冲过程的特性进行了理论研究,并与实验数据对比且基本吻合,结果表明:动力系统能够在70 ms时间内使液压缸活塞运动速度达到7 m/s,在12 mm液压缸活塞缓冲行程内达到95%的缓冲效率。

摘要：设计了一种基于气动柔性驱动器的苹果采摘末端执行器:以气动柔性驱动器作为其弯曲关节,用力学分析的方法对弯曲关节及末端执行器进行建模,分析建立关节弯曲量及输出力与其内腔气体压力之间的数学关系;建立了末端执行器抓取苹果目标的数学模型。实验结果表明:该末端执行器有较大的输出力,能很好地抓持苹果,并具有很好的柔顺性。

摘要：设计了一种轴向分相结构的耐高压旋转电磁铁,通过磁路解析、数值仿真和实验研究讨论了电磁铁的矩角特性曲线以及频响和阶跃响应等静动态特性,其仿真频宽约为115 Hz/-3 dB和80 Hz/-90°,上升时间约为15 ms。为了验证理论分析的正确性,搭建了静动态特性实验平台对其进行了实验研究。结果表明该电磁铁的矩角特性近似于正弦波形,其最大静转矩达到了0.19 N.m,实验频宽达到113 Hz/-3 dB和65 Hz/-90°,上升时间约为18 ms。实验结果和仿真结果基本吻合,可以用作直动式2-D数字比例阀等的电-机械转换器。

摘要：为了发展新的并联机构形式,提出一种以圆弧弯曲截面钢带作为运动支链的6自由度钢带并联机器人机构形式。简要阐述钢带并联机器人结构组成与工作原理。采用基于变分原理的有限元静力学理论和线性屈曲分析理论建立求解钢带失稳临界力的屈曲方程。利用有限元软件ANSYS对不同结构参数的截面由圆弧弯曲形状过渡到平直形状的钢带进行失稳分析,得到钢带能承受的失稳力与结构参数的关系,并进行试验验证。对钢带并联机器人在平移运动位姿下的整机失稳机理进行系统研究,得到不同位姿参数与钢带并联机器人失稳临界力的关系。研究结果表明:弯曲截面结构的钢带能承受一定的压力,钢带失稳力随钢带圆弧截面中心角、钢带厚度增大而增大,随钢带长度增大而减小。对于机器人动平台作上升运动,在500 mm的高度,失稳临界力最大。而对于沿Y轴平动或沿Φ=60°平动且100 mm≤ρ≤200 mm的范围,对于沿极径ρ=500 mm平动且10≤Φ≤20的范围,失稳临界力均比较大。研究成果能用于优化钢带并联机器人的结构设计及确定刚度工作空间。

摘要：针对应用于激光熔覆领域钴基合金材料难加工的问题,在分析钴元素及其化合物物化特性的基础上,结合紫外光催化和化学腐蚀作用,提出光催化条件下的钴基合金材料去除方法。建立了光催化条件下的材料去除模型,阐述了钴基合金在紫外光催化和化学腐蚀条件下的反应原理;设计了腐蚀液配置试验,试验确定采用碱性黄40+TiO2腐蚀液,并在此基础上设计基于气压砂轮平台的钴基合金加工试验。加工实例证明:结合紫外光催化和碱性黄40+TiO2化学腐蚀的预处理可显著提高钴基合金机械材料去除率,并减小表面粗糙度和减少表面缺陷;试验证明:30 min预处理后机械材料去除率可提高2~3倍,加工效率提升40%以上,并避免材料过度去除,从而验证了该方法的合理性和有效性。

摘要：研究了气液固三相旋流流场抛光机理和规律。设计了三入口的抛光加工流道,对气液固三相旋流抛光流场进行了数值模拟。基于模拟结果设计了气液固三相磨粒流旋流流场测量平台,并通过粒子图像测速法(PIV)测量了微气泡补偿条件下气液固三相旋流抛光的流场参数,获得了微气泡补偿区域流场的运动图像、速度矢量图和涡量图。PIV测量试验数据显示:在微气泡补偿区域,磨粒速度主要集中在30m/s到80m/s,同一测量点高速磨粒出现频率明显增加,少数磨粒速度达到100m/s以上;磨粒平均速度从33.8m/s增大到44.2m/s,经4h抛光后硅片表面最大粗糙度从10.4μm下降到1.3μm。理论和试验研究表明,气液固三相旋流抛光流场中微气泡溃灭引发的空化冲击效应可增大磨粒动能,提高抛光效率,实现B区域的均匀化抛光。