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[硕士论文] 刘春
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:微小型行星齿轮传动系统作为机器人和其它微型精密机械的传动系统存在传动精度低、承载性能差、载荷分配不均等问题。鉴于此,本课题提出微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统模型,将传统单排平面均布的行星轮转变成双排空间均布的行星轮,成倍增加的行星轮进行误差补偿,提高传动精度,更多的轮齿进入啮合,载荷被更加均匀分配,改善均载性能;由于微小型行星传动的太阳轮尺寸小、齿数少,在长时间啮合后,轮齿可能会因疲劳而断裂,因此采用多模数设计方案,增强太阳轮的承载能力。
  本课题研究微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统传动原理,对微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统的几何参数进行计算,绘制出该传动系统的三维模型。
  建立微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统静力学模型,研究分析各齿轮及行星架的偏心误差对微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统静态均载系数的影响。
  基于弹性力学分析法,建立偏心误差对齿轮传动系统轮齿在啮合线方向的弹性形变的关系,推导出传动系统载荷分配系数公式,研究了偏心误差对该传动系统载荷分配系数的影响。
  建立微小型行星轮双排并联多模数齿轮传动系统与微小型行星轮单排同模数的齿轮传动系统的虚拟样机模型,对比仿真试验结果,分析研究在实际啮合过程中的齿间载荷的分配情况。
[硕士论文] 邓月飞
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:轴向柱塞泵/马达是液压系统中广泛使用的元件之一,随着我国工业的不断发展,工业设备对轴向柱塞泵/马达性能要求越来越高,但传统的轴向柱塞泵在某些工业领域所表现出的性能也十分有限。本文提出了一种平衡式三排轴向柱塞泵/马达,在提高柱塞泵/马达性能的同时还能降低轴向柱塞泵/马达振动、噪声、摩擦磨损等问题,并能较好的改善缸体的平衡性。轴向柱塞泵中有三对重要的摩擦副,其中的柱塞副、配流副都包含缸体,故缸体是轴向柱塞泵/马达的主要部件,因此对新型的平衡式三排轴向柱塞泵/马达缸体特性的研究显得十分有必要,为此本论文进行了以下研究工作:
  1.平衡式三排轴向柱塞泵/马达是在普通轴向柱塞泵的基础上,吸取具有单斜面双排柱塞结构的两排轴向柱塞泵设计经验。采用双斜面的斜盘,内中外排柱塞交错排列的缸体,异侧同排高低压油口对称分布。对普通单排轴向柱塞泵的设计公式进行修正,并对修正后的公式进行二次推导,继而对关键零部件的结构尺寸如缸体中心孔直径d、柱塞的分布圆半径R、吸排油窗孔的面积f0、缸体壁厚δ等进行参数优化,并最终设计出平衡式三排轴向柱塞泵的整体结构,最后对缸体的强度与刚度进行了校核。
  2.平衡式三排轴向柱塞泵/马达是一种新型的多排柱塞泵/马达,其缸体上多排柱塞孔交错设置,配流盘的高低压油口对称分布决定了其流量脉动情况与普通单排轴向柱塞泵及普通双排轴向柱塞泵有所区别。对三排泵的流量脉动公式进行推导。以内中外排柱塞数为7、7、14与柱塞数为8、8、16为例,运用MATLAB编程绘制出内排、中排、外排以及总的瞬态流量。分析不同柱塞数目及不同柱塞布置条件下整泵的流量脉动的情况。
  3.对缸体的动力学特性进行分析,推导出平衡式三排轴向柱塞泵缸体的倾覆力矩的公式,对内中外排柱塞数分别为奇数、奇数、偶数与内中外排柱塞数全部为偶数两种情况的倾覆力矩进行推导,并采用MATLAB编程,探究内中排柱塞数为相同奇数,外排柱塞数为偶数,与内中排柱塞数为相同偶数,且外排柱塞数也为偶数两种情况下缸体的平衡性。
  4.以平衡式三排轴向柱塞泵缸体为研究对象,通过设计不同的输入输出参数,运用有限元软件中优化模块下的Response Surfaces优化缸体应力参数。与原设计结构相比,优化设计后使得应力减少11.7%。
  5.建立了平衡式三排轴向柱塞泵配流副平行油膜与楔形油膜泄漏量的数学模型,通过MATLAB编程计算平行油膜泄漏量与楔形油膜的泄漏量腰型槽中心角、油膜中心厚度、密封带压差、密封带半径,分析了上述参数对配流副泄漏量静态特性的影响,并以此为基础进一步探究了配流副泄漏量特性与波动周期、缸体转速、波动幅值之间的关系。
[硕士论文] 代鹏
动力工程及工程热物理 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:轴向柱塞泵/马达作为液压系统中的动力元件,其重要性不言而喻。随着现代工业的发展,对轴向柱塞泵/马达的性能提出了更高的要求。而一类具有高压、大流量、平衡性能好等优点的新型多排式轴向柱塞泵/马达将成为未来液压领域发展的趋势。因此,以普通轴向柱塞泵/马达的原理和设计理论为基础,提出了一种新型三排式轴向柱塞泵/马达,其特有的三排柱塞结构可更好地适用于高压、大功率等要求更高的工况环境。由于新型结构更加复杂,其对配流副的润滑性能也提出了更高的要求。本文以第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副油膜为研究对象,研究其润滑特性,主要工作如下:
  分析了新型三排式轴向柱塞泵/马达的结构和原理,以普通轴向柱塞泵/马达配流盘的设计理论为研究基础,分析和设计出新型配流盘结构,并对其进行干涉校核。
  分析了第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副的泄漏途径,并建立楔形油膜体数学模型。对两种油膜体的泄漏量分别进行计算,并分析缸体倾角、密封带宽度等参数对泄漏量的影响。
  对第一类三排式轴向柱塞泵/马达平面配流副进行受力分析,并分别计算干摩擦和液体摩擦引起的摩擦转矩,得出了总摩擦转矩的计算公式。以已经建立的三维模型为例,计算和分析油膜厚度、缸体转速、工作压力等参数对总摩擦转矩的影响。
  基于Reynold润滑方程,运用牛顿-拉弗森迭代和边界条件积分两种求解方法对缝隙内各润滑区域的流场压力进行分析和求解。建立CFD基本方程和离散差分模型,通过CFD对第一类三排式轴向柱塞泵/马达配流副的压力场和速度场进行模拟仿真,分析其对泄漏特性及摩擦特性的影响。
[硕士论文] 高小成
建筑与土木工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:随着大型钢结构体系中高强度螺栓连接的广泛应用,对高强度螺栓的设计、施工提出了更高的要求。在实际工程中,因种种原因螺栓扩孔时有发生,影响结构的安全。国内外针对扩孔的研究集中于高强度螺栓承压型连接和标准扩孔对节点耗能变形的影响,对摩擦型螺栓连接扩孔后的承载能力研究较少。本文在总结国内外已有规范和研究成果的基础上,对摩擦型高强度螺栓在抗剪连接中的承载能力性能以及不同扩孔方式对其承载能力影响进行了数值模拟计算分析。
  本文通过建立Ansys模型对在抗剪连接中的摩擦型高强度螺栓进行模拟。探究了在不同板厚、抗滑移系数、钢材强度等参数下螺栓的连接性能。计算结果显示,除规范中定义的摩擦系数及预紧力大小对承载能力的影响外,连接板的厚度对承载能力同样有较大影响。对于M30螺栓,在标准栓孔下中间板的板厚取值宜大于20mm,拼接板的板厚宜大于12mm。而钢材强度对板件承载能力的影响较小。
  通过对标准栓孔进行孔型为同心圆的扩大孔处理,探究了采用不同扩孔面积及对不同板件进行扩孔时螺栓连接构件的抗剪承载能力及预紧力松弛状况,给出了扩孔试件的折减设计方法。计算结果表明,扩孔面积越大承载能力越小,预紧力松弛越多。不同板件扩孔时,采用拼接板与中间板全部扩孔对承载力的折减最大,仅拼接板扩孔时折减次之,两者均可取0.85,仅中间板扩孔对承载能力的影响最小,可取0.9的折减。
  本文同时还研究了当采用非标准孔扩孔时,新旧栓孔之间的圆心距以及扩孔与原孔的位置关系对承载能力的影响。研究表明,开孔距离越大承载能力越小,扩孔圆心距应小于0.2倍的螺栓直径,此时折减系数在0.9以上,圆心距大于此值时,板件承载力折减较大,影响结构体系安全,因而不建议采用。同时本文定义了应力分布均匀系数这一评判指标,对新旧栓孔的位置关系对承载能力的影响进行评判。计算结果表明,开孔位置平行于荷载方向时承载能力折减较大,开孔位置垂直于荷载方向时折减较小,其余位于两者之间。
  本文的研究成果能够在一定程度上解决高强度螺栓扩孔对承载能力影响大小的问题,为设计人员提供设计依据。
[硕士论文] 王军
机械工程;机械电子工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:角接触轴承的运行状况是机械部件能否正常运转、实现预定功能和达到预期寿命的关键环节。本文以应用于空间环境的角接触轴承为对象进行空间状态下轴承运行失效机理和状态的研究。由于空间在轨环境中无法获取轴承运行状态信息,亟需在地面模拟空间环境下开展轴承寿命评估试验,从大量候选滚动轴承中筛选出最优性能轴承安装到空间飞行器中。
  目前模拟空间环境下的固体润滑滚动轴承寿命状态监测手段有摩擦力矩测试和温度测试。由于摩擦力矩和温度测试所包含轴承特征信息单一,不能完整的反映轴承的运行特点,从而不能有效反映轴承性能的退化趋势,因此振动测试作为模拟空间环境下固体润滑滚动轴承的手段逐渐得以关注,在固体润滑滚动轴承的寿命表征和预测方面具有很好的潜力。
  论文针对空间滚动轴承精度失效,寿命状态难以评估的难题,以振动信号为落脚点,开展了地面模拟空间滚动轴承动力学模型的建立和失效机理的分析,总结了轴承精度失效振动信号的主要特点、分析了轴承振动信号随磨损状态的演变过程、并进行了建模,进而对比实测地面模拟真空环境下轴承的振动数据进行了分析验证,具体研究内容如下:
  1.角接触轴承载荷、转速的波动以及磨损的加剧造成了轴承的失效,论文通过角接触轴承的分析理论基础计算了轴承曲率半径的变化、接触力、接触力矩的变化等静态情况下分析了轴承磨损状态下振动信号的变化情况,可以对轴承基本的运行性能进行揭示。
  2.研究了稳态EHL状态下角接触球轴承的油膜厚度,详细讨论了钢球—滚道接触副的刚度特性和阻尼特性,并确定角接触球轴承系统的总刚度和总阻尼,得到了角接触球轴承的振动方程。
  3.在静力学分析理论基础上,论文建立了角接触轴承的动力学模型,针对钢球的接触角呈现瞬时变化的特点,分析钢球与滚道接触所产生的牵引力和相互作用力,并分析其将对轴承的运行特性造成的影响。
  4.为了实现对地面模拟真空环境下轴承的动力学特性分析,将固体润滑颗粒的性能进行了讨论,建立广义雷诺方程分析了固体润滑轴承椭圆接触区域的牵引力变化模型,实现了固体润滑空间滚动轴承接触形式的精确描述。
  5.通过角接触球轴承振动测试系统采集轴承振动信号,分析振动信号的时域特征和频域特征,并结合所建立的模型分析角接触球轴承的振动频谱,为下一步更细致的分析轴承频谱建立基础。
  文章最后对本文的工作进行了总结,并展望下一步的研究方向。
[硕士论文] 郭靖
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:减速器回差是影响其传动精度的重要因素之一,回差的大小将直接影响到减速器整体传动性能。增大齿轮同时啮合的齿数可以对齿轮副之间的侧隙起到补偿作用,减小回差进而提高减速器的传动精度。本文提出一种行星轮并联均布齿轮传动系统,根据技术要求对其结构进行设计;通过理论计算分析了各齿轮的受力情况,校核齿轮和行星架等关键零件的强度;借助ANSYS软件对齿轮和行星架等关键零部件,进行强度和模态分析;通过理论计算,对传动系统回差进行分析;借助ADAMS软件对行星传动系统进行动力学仿真与分析。
  根据行星轮并联均布齿轮传动系统的技术要求,进行了配齿计算、传动形式分析、传动比计算、装配条件计算,确定了各个齿轮、轴、行星架、机座等主要零部件的设计参数;通过理论计算对太阳轮和行星轮分别进行接触强度和齿根弯曲强度的校核分析;设计了可以满足双排行星齿轮安装的三壁整体式行星架,通过理论计算对行星架的形变量和歪斜角进行校核分析。
  借助有限元分析的方法,对行星轮并联均布齿轮传动系统太阳轮和行星轮的接触强度及齿根弯曲强度进行的仿真分析;对三壁整体式行星架进行受力分析,将仿真结果的形变量与理论计算值进行对比分析;分别对传动系统齿轮系部分、三壁整体式行星架、输入端传动轴系以及输入轴等关键零部件进行模态分析。
  综合考虑了齿轮偏心误差和工作载荷对于行星传动系统回差的影响,通过概率统计的方法得到行星传动系统的回差公式,计算并分析传动系统回差。对行星轮并联均布齿轮传动系统不同齿轮的偏心误差与回差之间的关系,进行进一步的分析。
  通过ADAMS软件对该传动系统进行动力学仿真,并对仿真结果进行分析。通过仿真结果的对比分析,验证了行星传动系统回差理论分析部分的结论。所设计的行星轮并联均布齿轮传动系统回差较传统NGW行星传动系统,具有回差小、传动精度高、传动平稳性好等特点。
[硕士论文] 杨望
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:课题来源于国家自然科学基金项目“超大功率多行星轮柔性销轴风电齿轮箱均载机理及构型研究”(51405048)。行星传动系统具有结构紧凑、质量小、承载能力强、能量密度高、传动效率高、传动比大、抗冲击振动能力强等诸多优势。作为传动重要部件的行星齿轮系统向着兆瓦级的大功率方向逐渐发展,行星齿轮所承受的载荷也随之不断增大。载荷在行星齿轮系统中是否均匀分配将直接影响行星齿轮系统的工作稳定性和工作寿命。因此研究不同影响因素作用下行星齿轮系统均载性能变化情况具有重要理论意义和工程实用价值。
  论文基于齿轮啮合原理、轮齿接触分析、摩擦学、传热学、系统非线性动力学等理论,使用理论分析、有限元等方式,对行星齿轮系统运行过程中,诸如系统中位置误差大小、系统支撑刚度、输入载荷大小、系统构件变形情况等影响因素对系统均载性能造成影响进行理论分析并进行试验验证。
  论文主要研究内容如下:
  1考虑行星齿轮系统中存在的摩擦和热影响,确定系统中啮合相位、摩擦力矩、啮合刚度对系统的影响方式,并建立考虑以上影响因素的系统动力学分析模型。进一步,对动力学模型求解方法进行研究。
  2基于模型对行星齿轮传动系统进行参数识别,提取系统中由摩擦产生的齿面热流量和热,得到齿面热分布规律;研究齿轮热变形对齿轮啮合刚度的影响,提取齿轮受热变形后齿面啮合刚度。
  3对柔性部件作用下的行星齿轮系统进行均载性能分析。分析存在柔性支撑的行星齿轮传动系统中误差、浮动部件支撑刚度、外载荷、热变形等影响因素对系统均载性能的影响,得到系统均载性能随不同系统参数和运行参数影响的变化趋势;研究系统均载对不同浮动支撑形式的灵敏度,基于均载性能对系统进行参数匹配;对比相同系统参数和运行参数下系统存在不同个数行星轮时行星齿轮传动系统均载性能,得到系统均载情况随行星轮个数变化趋势。
  4对行星齿轮系统均载性能进行试验测试。在所搭建的兆瓦级齿轮箱试验台上研究柔性支撑行星齿轮系统存在误差影响情况下,运行参数的改变对系统均载性能的影响,验证理论分析的正确性。
[硕士论文] 周劲
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:舱门密封件是汽车、飞机、工程机械等装备产品的关键部件。随着科技水平的提高,用户对舱门密封件的密封性能、密封可靠性要求越来越高。舱门密封性能的好坏直接影响着机械设备的使用寿命,舱门密封性的设计一定需要高度的重视。因此舱门密封的密封件截面工艺参数的优化方法和参数的确定是密封件设计的关键。
  本文以某工程机械舱门密封件为研究对象,对密封件截面形状分析、优化从以下几个方面进行:
  1.其密封件材料硅橡胶为超弹性材料一种,其应力-应变曲线通过单轴压缩实验测得,并通过有限元法中两种常用超弹性材料本构模型验证,最终确定ogden模型计算结果与实验最为接近。
  2.对比分析了三种密封件截面形状,通过有限元法模拟三种截面形状的工作性能,比较三种截面形状工作表面的应力应变情况,确定了单爪型密封截面的优越性。
  3.分析密封件截面形状对关门作用力的影响,研究每一个工艺参数对单爪型密封件的影响程度,最终确定影响最大的四个工艺参数,对四个参数进行参数优化,根据优化结果确定了最佳的密封件截面工艺参数。
  4.分析了单爪型密封件截而工艺参数对密封件性能的影响,并基于线性回归单爪型密封件截面工艺参数尺寸的预测,对类似产品研发具有一定的指导意义。
[硕士论文] 刁鹏
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:课题来源于国家自然科学基金项目“超大功率多行星轮柔性销轴风电齿轮箱均载机理及构型研究”(51405048)。行星齿轮传动系统具有结构紧凑、传动比大、能实现运动的合成和分解和功率分流等诸多优点,被广泛应用于舰船传动、风电装备、核能装备、海洋平台等诸多国家重大装备工程领域。为适应装备的大型化发展,行星齿轮传动系统也向着大功率、重载化方向发展。同时行星齿轮结构复杂,非线性因素丰富,大功率下系统还会发生不可忽略的热变形,加剧行星齿轮传动系统的振动和啮合冲击。
  本文以大功率行星齿轮传动系统为研究对象,针对啮合冲击和振动问题,综合考虑热弹耦合和啮合错位因素,对行星齿轮传动系统进行修形设计,通过热弹耦合接触分析、齿廓偏差下的啮合刚度和传递误差分析、行星齿轮系统动态特性分析、响应面模型分析,得到热弹耦合下修形参数对行星齿轮系统动态特性的影响规律,并通过优化设计得到最佳的修形参数组合。
  论文主要研究内容如下:
  1)综合行星齿轮系统传动原理、结构参数、轮齿修形原理和齿面温度场分析理论,建立行星齿轮系统热弹耦合分析模型。选取合理的修形设计参数,对行星齿轮系统进行热弹耦合接触分析,分析系统齿面载荷分布,判断啮合冲击情况,分析齿面温度场分布;研究热弹耦合下的齿廓和齿向修形参数对系统内外啮合副齿面载荷分布和齿面温度场的影响。
  2)推导温度场引起的热变形、齿廓修形、齿向修形和齿轮轴不平行造成的齿廓偏差分布;建立含齿廓偏差的直齿轮啮合刚度和传递误差分析模型;分析热弹因素对啮合刚度和传递误差的影响,研究热弹耦合下齿廓和齿向修形参数对内外啮合副啮合刚度和传递误差的影响。
  3)建立行星齿轮系统动力学分析模型,以啮合刚度和传递误差作为系统激励,分析热弹因素对系统动态特性的影响,研究热弹耦合下的齿廓和齿向修形参数对行星齿轮系统动态特性的影响。
  4)把响应面法引入行星齿轮系统动态特性优化分析中,根据热弹耦合下的动态特性分析结果,选取合适目标函数、设计变量和响应面参数,建立基于响应面法的行星齿轮动态特性优化模型,确定优化目标并获得最优的修形参数组合。
[硕士论文] 王西伟
电气工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:磁悬浮轴承通过磁场对转子产生吸力作用,从而达到对转子的无接触控制,由于它具有零接触、零摩擦、工作寿命久、无需润滑、精度高等优点,引起世界各国科研工作者的广泛关注。然而,磁悬浮轴承系统中工作环境十分繁琐,并且负载也时刻改变,这导致磁悬浮轴承系统的建模工作相当困难,因此磁悬浮轴承系统控制算法的侧重点就是具有高强度抗干扰能力,鲁棒性强,精度高。本文将磁悬浮轴承转子系统作为研究对象,研究并推导了系统主要电磁参数,建立了符合系统要求的高精度数学模型,并将系统控制算法作为研究重点,内容包含如下:给出了磁轴承转子系统工作原理结构图并详细介绍主要工作模块,对磁路法的主导思想进行分析,列举系统要求,详细阐述磁轴承转子系统中的相关经验,并推导出系统所需的主要电磁参数,同时对功放电流响应速度及偏置电流对系统的影响也给出相应分析,这些对于系统建模以及电磁参数推导都十分关键。计算磁悬浮轴承承载力,建立并分析其数学模型,作为推导磁轴承转子系统控制对象数学模型的基础,为控制算法的设计和仿真提供理论依据。针对磁轴承转子系统具有开环不稳定、非线性等因素,以及传统PID控制器由于固定参数无法达到很好的控制效果问题,提出一种RBF前馈逆补偿——RBF神经网络PID控制反馈控制方法,通过RBF神经网络来调节PID控制中的三个参数,满足磁悬浮系统静态和动态性能要求。实验结果表明,该方法比常规PID控制超调量更小反应速度更快。
  另外针对磁悬浮轴承转子电磁力与控制输入电流存在严重非线性且易受干扰等问题,提出了自适应模糊滑模控制方案。采用非线性趋近律设计了滑模控制器,通过模糊逻辑系统以任意精度逼近不确定部分,从而构造模糊自适应滑模控制器,并通过Lyapunov理论证明该系统的稳定性。该方法不依赖被控对象的精确数学模型,可以使磁悬浮快速地稳定在平衡点,并通过仿真验证了该方法具有快速响应、高精度及很强的抗扰动能力。
[硕士论文] 孙龙
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:多作用内曲线径向柱塞式液压马达作为液压系统最为重要的液压执行元件,由于转速低、大输出扭矩、小体积、轻重量、高效率等优势,被广泛应用于土方、建筑、车辆、军工等工程领域。这种内曲线液压马达目前仍处于进口阶段,尚未建立完善的生产体系,因此需对该内曲线液压马达的多项性能,尤其是在使用寿命方面进行研究,为车间生产实践提供理论参考。
  内曲线液压马达在工作过程中常见的失效部件是导轨,且导轨决定内曲线液压马达的输出性能。内曲线液压马达因滚柱的加速度惯性力的变化会对导轨产生冲击,甚至出现滚柱脱离导轨的现象,容易导致导轨形变与疲劳破坏。所以导轨应有足够的强度、刚度和长的使用寿命,从而能减少多作用内曲线径向柱塞式液压马达的故障,增大多作用内曲线径向柱塞式液压马达的使用寿命。
  本课题依托校企合作项目,以多作用内曲线径向柱塞式马达为分析对象。首先,依据内曲线液压马达的工作原理,对滚柱与导轨之间的作用力进行分析,求解出滚柱脱离导轨的条件。建立多作用内曲线径向柱塞式液压马达的几何模型、动力学模型,对模型进行仿真验证,求解出内曲线液压马达在不同转速的条件下滚柱脱离导轨的距离参数。其次,根据内曲线液压马达导轨在冲击过程中的受载情况,建立滚柱冲击导轨模型,求解出导轨的集中应力。由于滚柱对导轨的冲击是交变载荷,应用Goodman算法预测导轨的疲劳寿命。通过优化导轨结构参数可以有效的降低滚柱对导轨的冲击力;应用幅角修正型曲线能有效避免滚柱脱离导轨现象的发生,都有效的提高内曲线液压马达的使用寿命。最后,根据原导轨最低点处产生裂纹故障,建立导轨裂纹渐变数学模型并进行裂纹仿真分析。通过仿真结果与现场裂纹比较,论证结果的可信度,为多作用内曲线径向柱塞式液压马达导轨故障诊断提供可靠的判断方法。
[硕士论文] 张雄威
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:采用双对称收缩段供气的高压圆盘气体轴承设计了导引气流的双对称收缩段,使得间隙入口的气流保持相当好的平稳性,实现了轴承内部的稳定流动,理论上可以克服采用节流器结构的静压气体轴承供气压力低、承载力小等缺点。本文借鉴平行圆盘径向流动的边界层发展规律,通过对轴承边界层发展规律的分析,确定了适合高压圆盘气体轴承的速度分布律,并以此初步确定了轴承的主要结构参数,研究了轴承的静态特性。
  本文的主要研究内容如下:
  1.在简化的不可压缩条件下,通过柱坐标下的边界层动量积分式,考虑轴承的进口段效应,得到了轴承间隙内部边界层厚度的发展规律,之后的数值仿真结果验证了该方法的可行性;在此基础上确定了适于高压圆盘气体轴承的速度分布律。
  2.利用CFD流场分析软件对高压圆盘气体轴承的内部流场进行数值模拟,通过对内部流场的分析初步确定了轴承主要结构参数的设计方法。
  3.对于尺寸确定的高压圆盘气体轴承,利用CFD流场分析软件对轴承的内部流动进行分析,分析了高压圆盘气体轴承的压力分布、承载力以及质量流量特性。
  结果表明,边界层对间隙内部气流流动的影响十分明显,采用文中方法能比较好的确定轴承的主要尺寸参数;高压圆盘气体轴承相较于节流式气体轴承,打破了供气压力的限制,承载力得到了明显提高。
[硕士论文] 刘剑
流体机械及工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:高压圆盘气体轴承气膜内的气流被加速至超音速,气流温度梯度大,气流与轴承壁面间存在明显的对流换热,热载荷对轴承圆盘变形的影响已不能忽略。因此,研究边界层对流换热特性,是进一步研究轴承热变形和设计轴承结构的基础。
  对轴承气膜内的流场进行数值求解,分析气膜间隙、供气压力及轴承半径对气膜边界层的影响,结果表明:减小气膜间隙、降低供气压力、增大轴承半径,均可促进气膜边界层的发展;边界层完全发展后,主流被边界层淹没,气流速度下降,使气膜内的压力维持在较高水平,从而提高了气体轴承的承载能力,并以此确定了轴承实验模型的工作参数。
  计算了轴承壁面与气流间的对流换热系数,通过与Bartz公式计算结果的对比,验证了数值计算结果的可靠性。分析了供气总压、总温对对流换热系数的影响,结果表明:增大供气总压时对流换热系数增大,增大供气总温时对流换热系数减小。分析了对流换热系数的分布特征,结果表明:随着轴承半径的增加,气流雷诺数下降,对流换热系数总体趋于下降趋势;气流速度由超音速下降至亚音速是造成对流换热系数局部快速下降的原因;气膜内边界层交汇是造成对流换热系数局部增大的原因。
  计算了轴承在压力载荷和热载荷共同作用下的变形量,结果表明:压力载荷造成碳钢轴承的形变量仅为热变形量的20.2%;分析了材质、轴承圆盘厚度及不同轴承结构对轴承圆盘变形的影响,结果表明:随着轴承圆盘厚度的增加,碳钢圆盘的热变形量增大,而透明石英玻璃圆盘的变形量减小,由此确定了不同材质时轴承实验模型的设计结构。
[硕士论文] 谢威
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:CSP摆剪液压离合器是CSP产线上摆剪的动力传递核心部分之一,主要通过摩擦片和对偶钢片的滑摩来传递扭矩。摆剪每一次剪切,离合器主、从动片都会发生相对滑摩,滑摩接触面产生大量摩擦热。大量热流输入会导致摩擦副温度场的变化,进而引发热应力场的改变,最终将导致摩擦副力学状态的改变。大量滑摩热流的累积会引发温度场和热应力场改变从而导致盘片的破坏。
  本文依据离合器的实际工作情况,首先对摩擦副滑摩接触面的滑摩功率进行分析;然后在分形几何理论和油温线性变化假设的基础上,利用有限元技术对摩擦副进行模拟仿真,得到摩擦副温度场和应力场的分布特性以及两者间的关系;通过CSP摆剪液压离合器摩擦副的热-结构耦合研究,针对摩擦副在不同工作状态下的热弹性特性进行探讨,最后在摩擦副热分析基础上,利用AMEsim对摆剪液压离合器温度进行预估分析并制定相应的温控管理策略。
  通过本文的研究初步了解CSP摆剪液压离合器的性能,对于优化离合器的工作性能、提高使用寿命及工作可靠性等具有重要的指导意义。
[硕士论文] 韩青
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:叶片式液压摆动油缸(以下简称摆动油缸)的叶片密封是影响其稳定运行的关键零部件。在摆动油缸工作的过程中,密封生热——叶片密封由于摩擦和材料滞后产生的热量,导致叶片密封温度快速升高,密封面接触压力发生变化,对其密封性能和使用寿命造成严重的影响。本文以摆动油缸的叶片密封为研究对象,运用数值和有限元分析法,分别对密封生热产生的温度场和热-固耦合应力的分布展开了详细的研究。主要研究内容包括以下几个方面:
  (1)研究了叶片密封的材料特性及其多种失效形式和影响因素。
  (2)建立叶片密封的密封生热数学模型,运用MATLAB软件编程求解,得到了密封生热的分布情况。并研究了预压缩量、油压和往复速度对密封生热分布的影口向。
  (3)基于热传导理论,建立了密封生热产生温度场的数学模型,运用MATLAB软件编程求解,得到了叶片密封温度场的分布。并全面的分析了预压缩量、油压、往复速度、油温和摩擦系数等因素对温度场的影响。
  (4)建立了叶片密封热-固耦合有限元模型,仿真分析了叶片密封温度场分布情况,并结合数学模型结果进行分析对比,验证温度场数学模型的合理性。同时,对叶片密封的热-固耦合应力进行分析,得到了在温度影响下其应力和接触压力的分布情况。并通过分析了预压缩量、油压和油温等因素下叶片密封最大热-固耦合应力和最大热接触压力的分布,进而对其密封性能进行了分析。
[硕士论文] 刘晓鹏
机械设计及理论 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:液压传动过程中的各环节因能量不匹配而产生的能耗占据系统总能耗的比例最大,并且因能耗产生的发热及油液泄漏会很大程度的影响液压系统的工作性能。本文以由变速电机与恒功率组成的驱动单元为研究对象,提出一种在驱动单元的全局工作状态的功率匹配方案,并基于此系统探讨了液压驱动单元与动态负载的功率匹配问题。
  首先根据驱动单元在不同工作压力时能量损失特性将其工作区分为低压区、高压区和恒功率区,提出在低压区结合成形装备的金属板料的成形工艺,调节电机的转速的方法减少系统中的溢流损失,在高压区提出一种新型恒功率恒压泵控系统的方法,实现驱动单元的能量匹配。
  在恒功率区,针对电机和液压泵在调节过程中自身效率的变化情况,建立电机与恒功率泵的能耗模型,并基于试验验证电机及恒功率泵能耗模型的有效性,将量化后的能耗模型相同变量参数进行解耦,得出只与转速单个变量有关的恒功率泵与电机的整体能效模型,使得系统在每个工况压力下都存在一个效率最高的转速。根据最高效率一最优转速的控制方法对变速电机与恒功率泵组成的液压驱动单元进行节能控制,并通过实验验证了该控制方法的节能特性。
  最后,从驱动单元输出的能量与负载所需求能量匹配的角度,去探究负载在切换过程中额外的能量损耗问题,将能量消耗反映在电机输入端的电能进行研究,建立了液压系统负载切换的数学模型与Simulink-AMESim联合仿真模型,分析了切换过程中产生额外能量损失的原因和采用蓄能器回收额外能耗损耗的方法,并通过带有蓄能器的联合仿真验证了此方法的有效性。
[硕士论文] 王志伟
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:非圆齿轮是由常规齿轮演变而来,主要用于传递非线性运动的系统中。非圆齿轮机构结构紧凑、传递平稳和一定的承载能力。常用于液压泵、流量计和收割机等传动装置中,具有良好的应用前景。因此,非圆齿轮也受到越来越多设计者的重视,完善非圆齿轮的设计体系显得更为重要。
  由于非线性传动的特性,非圆齿轮的曲率半径随着转角位置的变化而改变,传动过程中轮齿的受力也呈现一定规律的波动。因此,非圆齿轮的传动系统相对常规齿轮的齿面受力冲击现象更为明显,导致齿轮的磨损加剧,使用寿命降低。
  文章主要针对高阶非圆齿轮的设计理论、齿轮修形进行研究。依据非圆齿轮的设计理论完成对非圆齿轮的建模。同时针对非圆齿轮的传动系统进行优化,采用对齿轮副修形的方式优化非圆齿轮副的传动性能。文中主要工作为:
  (1)研究非圆齿轮的设计理论,并通过调整偏心率和中心距的方式,使非圆齿轮节曲线满足封闭性、压力角、根切、凸凹性等条件,建立了符合设计要求的非圆齿轮节曲线方程。并利用MATLAB完成非圆齿轮节曲线的绘制。
  (2)通过解析法、折算齿数法完成非圆齿轮的齿廓设计。解析法主要借助MATLAB软件依据解析法齿廓生成原理完成非圆齿轮齿廓的建立。折算齿数主要借助CAXA提供的单一齿廓的调用功能,依据折算齿数法的建模原理完成折算齿数法非圆齿轮模型的建立。
  (3)针对非圆齿轮运动受力波动的特点,采用修形的方式对非圆齿轮的传动特性进行优化。借助ADAMS View完成对非圆齿轮齿廓修形量和齿向修形量的计算,并利用绘图维软件完成对非圆齿轮修形后模型的建模。
  (4)采用ANSYS Workbench对非圆齿轮副进行瞬态动力分析验证修形效果,通过分析齿面接触应力的变动趋势和齿面接触应力的分布情况。通过对修形前后分析结果的对比,对当前工况下的非圆齿轮副选取合理的修形量,完成对非圆齿轮副的修形。探究了两种不同的修形方法对齿轮传动特性的影响。
[硕士论文] 司加胜
模式识别与智能系统 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:滚动轴承是机械设备中的核心精密部件,在设备运转过程中起承接负载、传递载荷的作用,被广泛应用于冶金、化工、航天等重要领域。滚动轴承一旦发生故障没有及时排查,轻则导致生产停滞,重则造成人员伤亡。研究表明滚动轴承发生故障时,轴承振动信号表现出明显的非线性、非平稳特性。如果能够在线对滚动轴承运行状态进行有效监测,对获取的有效信息进行合理判断,及早发现故障并进行维修,对保证系统稳定、平稳运行,预防安全事故的发生具有重要意义。
  论文以滚动轴承为研究对象,主要研究了基于振动信号的轴承故障特征提取及诊断方法,论文主要研究内容如下:
  ①针对滚动轴承故障信号特征信息容易被噪声淹没的问题,提出自适应最大相关峭度反卷积方法实现滚动轴承故障信号降噪。充分考虑最大相关峭度反卷积能够增强含噪信号中的周期冲击信号的优势,将相关峭度设为评价标准,设定经最大相关峭度反卷积后的信号包络谱熵作为适应度函数,采用增强领导型粒子群算法对最大相关峭度反卷积的参数进行寻优,实现自适应最大相关峭度反卷积方法对滚动轴承故障振动信号的增强;
  ②针对滚动轴承故障特征提取困难的问题,提出融合自适应变分模态分解和奇异值分解的故障特征提取方法。以任意模态之间的相关系数为指标,确定变分模态分解中的合理模态个数,实现对轴承振动信号的自适应变分模态分解。将模态矩阵进行奇异值分解计算得到奇异值向量,表征滚动轴承的故障特征向量,用以提高对其的辨识度;
  ③针对滚动轴承故障识别的问题,采用遗传算法优化支持向量机实现小样本条件下滚动轴承的故障诊断和模式识别。采用高斯函数作为核函数,将低维输入空间中的样本映射到高维特征空间,利用遗传算法对支持向量机惩罚系数和高斯核函数参数进行最优参数确定,实现支持向量机在滚动轴承故障诊断方面的自适应性。
[硕士论文] 王震
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:目前,燃料电池汽车逐渐成为各种新能源汽车中的重点研究对象,然而其空气辅助系统中的变频高压旋涡风机产生的噪声问题亟待解决。由于宽频带、高频为主的噪声特性以及燃料电池清洁无污染的工况要求,传统的消声器不能有效解决该噪声问题。针对这些问题,本课题提出一种复合微穿孔管消声器,并通过理论计算、有限元仿真和试验的方法,对复合微穿孔管消声器的消声性能进行研究,具体内容如下:
  首先,对微穿孔板吸声结构的声阻抗和吸声系数进行了系统性的理论计算,并详细探究了不同结构参数对微穿孔板吸声结构吸声系数的影响,包括微孔孔径、微穿孔板厚度、穿孔率、板后空腔深度等参数。利用有限元仿真和阻抗管法试验对微穿孔板吸声结构的的理论模型进行验证。
  其次,对扩张式消声器的传递损失进行了推导,探究了结构参数对扩张式消声器消声性能的影响。基于微穿孔板吸声结构理论和穿孔管消声器推导出微穿孔管消声器传递损失的理论模型,并利用声学有限元软件对该理论模型进行验证。针对燃料电池高压旋涡风机产生的噪声特性,结合微穿孔管消声器和扩张式消声器的消声性能,提出了复合式微穿孔管消声器模型,并探究了微穿孔管长度、微孔孔径、微穿孔板厚度对其消声性能的影响规律,利用传递损失测试系统平台对其传递损失进行了测试验证。最后,利用正交试验法对复合微穿孔管消声器的结构进行了优化,得到影响其消声性能因素的主次顺序和消声性能最佳时的参数组合,优化后的消声性能明显提升,能够满足变频高压旋涡风机的降噪要求。
[硕士论文] 刘永亚
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:氮气弹簧是一种将高压氮气密封在密闭容器内,外力作用在柱塞杆上后压缩氮气,外力去除后,利用自身内部压力获取一定弹压力的弹性元件。作为一种新兴弹性元件,具有占用空间少、初始弹压力大、工作过程中弹压力基本恒定等优点,被广泛应用于汽车、电子、轻工等行业,主要应用在模具上,并逐步取代模具设计中传统的弹性元件。目前氮气弹簧的装配多借助工具进行手工装配,生产效率低,装配工艺一致性差,难以满足日益增长的市场需求。本文根据企业实际生产状况,通过对柔性装配系统的研究并结合相关产品设计理论,针对“MQB”系列氮气弹簧设计了合理的自动装配系统,能够满足3种型号氮气弹簧的装配要求。项目主要工作如下:
  1.通过分析公司实际情况和产品结构特点,确定装配线的自动化程度、设备类型、传送方式、布局方式以及对工位设置进行初步规划。
  2.根据项目过程中的主要设计思路和设计原则,对设备功能模块的多种机械实现方案进行分析对比,确定可行性方案。对各工位机械结构和工作原理进行了介绍,对重要工位装配力的确定进行了有限元分析。
  3.对系统各工位装配时间进行分析,并对各工位重要工序的动作时间进行优化,最终确定系统生产节拍。
  4.对系统的气动系统进行分析计算,确定各工位气动元件型号,并根据系统生产节拍对系统总体耗气量进行计算,确定气源的型号。
  5.分析了系统的控制任务及要求,介绍了三菱PLC的基本情况并确定了PLC型号及相关组成模块的选型。介绍了控制系统的硬件选型,分析系统总体流程并编写相应的控制程序。
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