摘要：为实现矿用自卸车驱动车桥的桥壳轻量化,通过对桥壳在最大侧向力工况下进行静力学分析,得到危险工况下的受力分布情况和危险部位.引入代理模型技术,克服桥壳受力复杂、结构不规则、导致优化问题中的设计变量与优化目标之间无法建立明确的目标函数的问题,建立设计变量与优化目标的近似数学模型,并将其作为后续优化多目标求解的目标模型.通过优化软件平台Isight集成Matlab,并利用人工蜂群(ABC)算法对桥壳代理模型的迭代求解,得到优化解集,实现桥壳体积减小18.75%,在最大侧向力工况下桥壳所受最大等效应力下降7.23%.

摘要：为解决对玄武岩纤维树脂混凝土(basalt fiber polymer concrete,BFPC)机床基础件性能预测不够准确的问题,依据实验测试的20组BFPC结合面的动态性能参数,建立由结合面表面粗糙度和预紧力对结合面阻尼和刚度进行预测的神经网络模型。以BFPC数控机床龙门框架为例,运用多目标优化设计理论对BFPC固定结合面动态性参数进行优化,获得最优的结合面粗糙度和预紧力。运用虚拟材料法对考虑结合面参数的BFPC龙门框架的动态特性进行仿真分析,并将结果与不考虑结合面的BFPC龙门框架的动态特性仿真分析结果进行对比,结果表明:BFPC机床基础件结合面会在一定程度上降低机床基础件的动态性能,通过对BFPC结合面参数的优化可降低其对机床基础件动态性的影响程度。

摘要：为解决煤矿井下水仓清挖机构效率低、适应性差等问题,研究一种具有大翻转角度的煤泥正铲清挖机构。采用SolidWorks进行建模装配,利用运动链环路运动学分析方法建立清挖机构运动学模型进行正反解验证,并建立虚拟样机模型,利用ADAMS对虚拟样机模型进行仿真,将仿真值与理论计算值进行对比,最后通过ADAMS对清挖机构展开动力学分析。结果表明:正反解输出值之间存在微小的误差,ADAMS运动学仿真得到的清挖机构铲斗末端的姿态数据与理论计算值相差不大,同时移动轨迹具有连续性和平稳性,符合基本使用要求,证明建立的理论模型、仿真模型的正确性和清挖机构运动学参数的合理性。通过ADAMS动力学仿真得到了清挖机构工作过程中主要构件的受力情况,为后续优化设计及工业性运用提供了理论依据。

摘要：旋转式激振阀是高频高压电液激振系统的关键元件之一,其动态特性的好坏直接影响整个激振系统的工作性能。为了分析旋转式激振阀流-热-固多场耦合作用下的动态特性,首先基于Fluent仿真,通过滑移网格方法对旋转式激振阀的流场进行动态模拟,并实测旋转式激振阀流量对仿真结果进行验证,然后使用Ansys对旋转式激振阀进行流-热-固多场耦合仿真,探究进出口压差分别为ΔP=5 MPa、ΔP=10 MPa、ΔP=15 MPa和油液温度分别为20℃、40℃、60℃时旋转式激振阀的热特性与热变形规律。研究结果表明,旋转式激振阀内部流场和温度场分布不均匀,流体在接近阀芯阀体壁面处的温度较高,中心温度较低,旋转式激振阀出口处由于流体冲击产生局部高温,导致阀芯凹槽以及阀体出油口会有热变形,进出口压差ΔP=15 MPa时,热变形可达3.789 4μm;进油温度为60℃时,热变形可达7.701 7μm。因此选择合适的进出口压差和油液温度有利于旋转式激振阀的工作特性。该研究对于旋转式激振阀的结构设计和优化提供了理论数据。

摘要：为提高航空领域小型高转速离心泵的水力性能,减轻重量并简化机械结构,且具备更好的轴向力平衡能力,设计一种新型单级小比转数转子槽形结构离心泵。搭建离心泵水力性能实验台,研究不同工况下槽形结构对离心泵水力性能及压力脉动的影响,并结合数值模拟对比分析。研究表明:转子槽形结构的离心泵与传统离心泵相比,出口压力、扬程、有效功率分别提升了约7.89%、7.53%、11.1%。实验与数值模拟分析在额定工况下的出口压力、扬程、有效功率误差均小于1.5%,临界空化余量为1.488 m,压力脉动总体幅值小于0.2,且峰值发生在了叶轮2倍频附近。验证了高速小比转数离心泵电机转子上引入螺旋槽结构设计是合理的。

摘要：增压器叶轮固有频率分布对其可靠性寿命起至关重要的作用。为获取压气机叶轮几何尺寸对叶轮固有频率的影响规律,提出了与叶片厚度和叶片悬臂长度相关的叶片梯度角概念,采用Concepts NREC软件进行叶轮系列化设计,结合ANSYS有限元分析软件进行叶轮固有频率及强度模拟计算,并通过叶轮模态测试系统进行了8个代表性尺寸的铣削叶轮振动实验测试。研究结果表明:相对于叶片悬臂长度,叶片厚度对叶片梯度角的影响更大;叶片梯度角与一阶固有频率及一阶倍频比皆为单调递增线性关系;叶根处最大应力值随着叶片梯度角的增大先减小再增大,叶片梯度角为3.258°时叶轮最大等效应力最小。实验所得叶轮固有频率结果与模拟计算结果之间的误差为2.13%~4.92%,说明计算结果可靠。压气机叶轮旋转时,离心力的预应力作用提高了叶轮的刚度,进而提高叶轮的模态频率。

摘要：为了提高某前置前驱SUV前副车架的可靠性,对其进行强度与疲劳分析,综合运用有限元方法、多体动力学理论、强度分析理论、疲劳分析理论,通过建立的前副车架三维模型与多体动力学刚柔耦合模型,分析副车架在不同工况下的强度和疲劳特性,并对副车架进行强度及疲劳试验。仿真结果表明,在直线行驶、转向工况下转向器连接点位置变形量分别为2.924 mm、3.411 mm,稳定杆及扭力臂位置变形量分别为3.383 mm、2.695 mm。强度试验结果表明,在直线行驶、转向工况下转向器连接点位置变形量分别为3.263 mm、3.622 mm,试验数值较仿真结果分别高出11.59%、6.19%;稳定杆连接点及扭力臂连接点变形量分别为3.538 mm、2.957 mm,试验结果较仿真数值分别高出4.58%、9.72%。结果表明试验结果与仿真结果差别并不明显,副车架在各点处变形量符合设计。副车架疲劳试验结果表明,扭力臂疲劳试验80万次、制动力疲劳试验40万次、侧向力疲劳试验80万次后副车架未出现裂纹及塑性变形,副车架疲劳特性满足要求。

摘要：由于传统高速小比转数离心泵存在出口回流,水力效率损失较大,而借助辅助叶轮又较为复杂,为了提高其水力性能,减少机械结构,设计一种新型单级小比转数转子螺旋槽离心泵。搭建了离心泵水力性能实验台,研究了不同流量下离心泵螺旋槽结构对出口压力、扬程、有效功率的影响。结果表明:转子螺旋槽离心泵与传统单级离心泵相比较,转子螺旋槽离心泵的出口压力、扬程、有效功率约分别提升了8.92%,8.93%,7.4%,内部螺旋槽内流速约提升了17.3%。试验与数值模拟分析在额定工况下的出口压力、扬程、总效率误差均小于1.5%。验证了离心泵电机转子上引入螺旋槽结构设计是合理的。

摘要：掘进机时走时停的迈步式工作特点导致其难以实现定向掘进,这一直是国内外面临的技术难题。为实现煤矿巷道掘进机的位姿测量,提出一种基于组合方式的掘进机导航系统(即组合导航系统)。首先,以十字激光指向仪的激光束为识别特征,结合自主研制的激光接收标靶,组建光电传感器导航系统,并构建掘进机机身位姿解算模型;然后,通过递推最小二乘(recursive least square,RLS)算法将光电传感器导航系统和光纤惯性导航系统的测量数据融合,解算出掘进机机身的位姿;最后,根据掘进机机身位姿的测量结果,通过PLC(programmable logic controller,可编程逻辑控制器)实现掘进机的纠偏控制,以有效解决其定向掘进问题。以MB670型掘锚一体机为实验对象,通过现场实验对所设计的组合导航系统进行测量误差分析。结果表明:该组合导航系统可以有效实现煤矿巷道掘进机机身的位姿测量;掘进机机身的位置测量误差在±20 mm以内,姿态角测量误差在±0.15°以内,满足煤矿巷道施工精度要求。基于组合方式的掘进机导航系统具有精度高、可靠性好的优点,弥补了单一导航系统的测量缺陷,可为掘进机的定向掘进智能控制提供理论基础。

摘要：采煤机摇臂壳体是采煤机的重要部件及薄弱环节,其寿命直接影响采煤机的工作性能。为研究采煤机截割复杂煤层时滚筒所受载荷对其摇臂壳体寿命的影响,以MG325型采煤机截割兖州矿区杨村煤矿17层含夹矸煤壁为工程背景,通过虚拟样机技术和离散单元法-多柔体动力学(Discrete Element Method-Multi Flexible Body Dynamics,DEM-MFBD)双向耦合技术,利用离散元仿真软件EDEM和多体系统动力学仿真软件RecurDyn,基于实际工况获得采煤机螺旋滚筒的外负载。在RecurDyn仿真平台中,建立采煤机摇臂三维实体模型并进行边界条件的设置及摇臂壳体的柔性化,通过软件本身的Durability疲劳耐久分析模块,计算摇臂壳体的疲劳寿命。利用专业绘图软件Origin绘制2个软件后处理的载荷曲线图,发现其走势较为一致,其后处理数据均值,标准差等相接近,证明两者耦合效果较好。结果表明:MG325型采煤机以滚筒转速83.5 r/min,截深600 mm,牵引速度5 m/min截割复杂煤层时,滚筒所受载荷具有较为强烈的载荷波动现象,由等效应力云图可得摇臂壳体的最大等效应力为230.51 MPa,且应力较大处集中位于壳体的各个齿轮轴孔处、凹槽处以及上下耳过渡处,经应力疲劳分析后得其最小寿命位于壳体的齿轮轴孔处,循环次数为8.3215×10~6次。本研究方法可为复杂条件下工矿装备大型结构件的优化设计提供参考。