摘要：弹簧是实现线性压缩机活塞共振控制和影响压缩机寿命的关键零件,针对现有压缩机用板弹簧刚度小、使用数量多等问题,设计了一种多臂阿基米德螺线盘簧,采用有限元法分析了阿基米德螺线的基圆半径r、略角θ、螺距常数b等参数对弹簧臂刚度的影响规律,针对盘簧臂刚度的多因素影响特性,采用有限元响应面优化法,对圆柱盘簧臂的刚度性能进行了优化,优化后的圆柱盘簧臂的轴向刚度提高了42.5%,径向刚度提高了26.8%,且疲劳强度满足使用要求;对两臂和三臂盘簧进行了刚度测试实验,并对两者的性能进行分析和对比,得出了在同等轴向刚度条件下,三臂盘簧径向刚度和质量特性要优于两臂盘簧,将三臂盘簧应用于线性压缩机中,可以替代6个板弹簧,轴向刚度可达到25.6 N/mm,且具有较好的径向支撑效果,能够满足线性压缩机所需要的轴向刚度以及径向刚度需求,研究结果对线性压缩机弹簧的设计和应用具有理论和实际意义。

摘要：为探究更有利于提高汽车发动机活塞环/缸套摩擦副性能的微织构,在某发动机活塞环/缸套摩擦副设计椭圆开口偏置类抛物线微织构,综合运用CCD实验设计和响应面优化理论,采用CFD方法研究该微织构特征参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数和承载压力的影响规律;建立相应的数学模型,并运用鲸鱼优化算法对微织构参数进行多目标优化设计。结果表明:微织构参数对活塞环/缸套摩擦副摩擦因数程度由大到小依次为密度、长半轴、深度、偏置量、短半轴,对承载压力的影响程度由大到小依次为密度、深度、偏置量、长半轴、短半轴;所建相应数学模型具有足够的精度,可用于依据微织构特征参数对摩擦副相关性能的准确预测。得出的微织构最优参数为:椭圆长半轴390μm,短半轴108μm,偏置量139μm,深度42μm,织构密度0.69。与未织构摩擦副相比,按照最优微织构参数织构化的活塞环/缸套摩擦副的承载压力提升了2.67%,摩擦因数降低了32.1%。

摘要：设计了一种能实现内收外展功能的假肢手手指。利用腱传动原理实现手指的屈曲伸展运动;四指的内收外展运动采用连杆机构实现。通过对上述两种机构的运动学分析得出理论结果,再将仿真结果与理论结果对比,并对理论曲线与仿真曲线进行分析,最后通过搭建样机进行实验验证。结果表明屈曲伸展运动符合人手的真实运动情况,内收外展运动的转角范围0°~20.53°,与人手真实的运动范围相似。

摘要：采用常规煤矿巷道三维点云信息地图建模方法得到的点云数据庞大而繁杂,运算量很大,因此提出了基于激光扫描和三维栅格地图的掘进机截割成形三维扫描系统和掘进巷道空间建模方法。将点云数据与三维栅格进行映射,将巷道空间划分为有限个栅格,构成巷道空间三维栅格地图,并将三维栅格地图划分为多个功能区域。通过三维扫描激光雷达坐标系与巷道坐标系的转换,实现了将激光雷达获取的点云数据转换为巷道外轮廓数据,来分析掘进机截割的超挖和欠挖误差。实验表明,当三维栅格边长设定为10 cm时,采用由截割成形巷道三维栅格地图建模方法得到的栅格地图指导掘进机自主截割作业,相比采用常规点云地图可减少84.7%的数据处理量,极大减轻了截割控制系统处理器的负担。研究结果为基于激光雷达三维扫描的掘进机自主截割作业系统的设计及应用提供了依据。

摘要：为了明确阀片的启闭特性及流场的流动特性,寻求最优设计方法,基于三维流固耦合模型对线性压缩机吸气阀片的启闭过程进行模拟,研究吸气过程中阀片所受应力变化及气缸内制冷剂质量流量变化。研究结果表明,阀片在高压力比、高频率工况下工作时会受到较大弯曲应力并出现制冷剂泄漏现象,通过对气阀性能参数进行对比分析,选取最佳阀片厚度为0.3 mm,针对启闭过程中阀片所受较大弯曲应力及制冷剂泄漏等问题,提出一种“弧线-直线-弧线”结构阻止应力沿圆弧传递,增大气阀通流面积,减小压力损失,使得阀片所受最大应力减小了215.46 MPa,制冷剂泄漏量由1.72 mg降低至0.599 mg,在提高阀片使用寿命的同时,有效提升了线性压缩机的工作效率。

摘要：为实现采煤机螺旋滚筒在复杂煤层赋存条件下综合性能最优,以"MG400/951-WD"型号采煤机为研究对象,基于破煤理论,利用Matlab得到了含坚硬夹矸及(或)硫化铁结核的复杂煤层赋存条件下螺旋滚筒截齿载荷,结合刚柔耦合虚拟样机技术建立以螺旋滚筒为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,仿真发现了采煤机薄弱环节;结合EDEM离散元技术得到采煤机装煤性能。基于可靠性灵敏度设计理论、可靠性稳健设计理论和性能退化理论,分析了螺旋滚筒设计变量对渐变可靠性灵敏度的影响,构建了螺旋滚筒多目标优化设计评价函数,利用改进粒子群算法,得到设计变量最优解。结果表明,优化后的螺旋滚筒最大应力下降,装煤率提高,螺旋滚筒综合性能得到提升,可靠性得到提高。将刚柔耦合虚拟样机技术与可靠性灵敏度设计理论、可靠性稳健设计理论、性能退化理论和改进粒子群算法相结合,为采掘机械设备的可靠性分析与设计提供理论方法和数据支撑,具有普适性。

摘要：为提高采煤机截割部行星架在复杂煤层赋存条件下的工作可靠性,以"MG400/951-WD"型号采煤机为研究对象,基于破煤理论,利用Matlab得到含坚硬夹矸的复杂煤层赋存条件下采煤机螺旋滚筒的冲击载荷,结合刚柔耦合虚拟样机技术建立以截割部行星架为柔性件的采煤机刚柔耦合虚拟样机模型,仿真发现了行星架应力集中区域。基于可靠性灵敏度设计理论、可靠性稳健设计理论和性能退化理论,分析行星架设计变量对渐变可靠性灵敏度的影响,构建行星架多目标优化设计状态函数,利用改进粒子群算法,得到设计变量最优解。结果表明,优化后的行星架最大应力下降56.388%,设计变量灵敏度趋于零,行星架关注区域更加稳健,行星架可靠性得到提高。将刚柔耦合虚拟样机技术与可靠性灵敏度设计理论、可靠性稳健设计理论、性能退化理论和改进粒子群算法相结合,提出一种协同刚柔耦合虚拟样机动态可靠性设计方法,对机械设备传动机构的可靠性分析与设计具有重要工程应用价值。

摘要：作为刨煤机关键零件的牵引块,其性能对刨煤机的工作效率及动态可靠性有重大影响。以刚柔耦合多体系统动力学理论为基础,建立以刨刀和牵引块为模态中性文件的刨煤机刚柔耦合虚拟样机模型;结合实际工况,基于"刨煤机设计计算系统软件"获得的刨刀和刨链的载荷文件,通过ADAMS仿真得到了牵引块的应力与应变云图;基于ADAMS的仿真结果,利用NSOFT软件对牵引块进行疲劳寿命分析,并对疲劳寿命较低的12个区域进行优化设计,使牵引块等效应力和应变最大值分别降低了46.4%和48%,最小疲劳寿命提高了184.35%,满足设计要求。

摘要：针对直流微电网全钒液流电池(vanadium redox flow battery,VRB)储能系统在实际运行时就地控制层中的功率控制器存在时滞、精度低及抗干扰能力差等问题,提出了一种基于深度确定性策略梯度与模糊PID的功率跟踪控制策略。首先,建立VRB的等效电路模型来描述功率传输特性,并设计了由模糊PID与深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法组成的复合控制器。将模糊PID作为主控制器对功率环进行控制,DDPG作为辅助控制器来补偿功率跟踪误差。然后,设计了VRB储能系统就地层功率跟踪控制器,采用麻雀搜索算法(sparrow search algorithm,SSA)对PID参数和模糊规则进行优化,并通过阶跃信号对优化后的系统输出响应进行测试。同时将分配指令功率与储能单元给定功率偏差作为数据集在DDPG中进行训练,以提高主控制器的响应速度和抗干扰能力。最后,通过在3种不同场景的算例下进行仿真,验证了控制策略的有效性及稳定性。结果表明:所提控制策略在电池充放电时,能够快速地跟踪到功率指令值;实时跟踪时,跟踪功率值与调度指令值偏差小于±2%;受到扰动时,能准确修正功率偏差,满足实际要求。

摘要：为研究某型航空双级气体减压器设计参数对输出特性的影响规律,建立减压器AMESim模型并与测试结果对比验证;采用响应面法获得减压器设计参数与输出特性的二次回归模型,分析减压器设计参数的影响;利用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对二次回归模型进行优化,得到最优设计参数。响应面结果显示:反馈孔面积是影响输出压力超调量的关键因素,与阀芯密封处动泄漏面积的交互作用对超调量影响显著;阀芯质量是影响输出压力脉动强度的关键因素,与弹簧刚度、膜片刚度的交互作用对脉动强度影响显著。优化结果表明:减压器二级结构的阀芯质量、反馈孔面积、主弹簧刚度、副弹簧刚度、阀芯密封处动泄漏面积和膜片刚度分别为52.26 g、9.06 mm^(2)、67.27 N/mm、10.68 N/mm、0.64 mm^(2)和89.49 N/mm时输出特性达到最优,优化后输出压力超调量降低了28.72%,脉动强度降低了40.63%。