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梳理机工作辊结构的优化设计

纺织学报 2019年第8期40卷 146-150页

作者：李志强倪莉赵则祥张洪梁颖中原工学院机电学院

为提高国内梳理机工作辊在缠绕针布和重力作用工况下的直线度,采用ANSYS软件对现有国产某型号工作辊的机械结构进行研究和分析,并在此基础上对梳理机工作辊进行优化设计。首先建立工作辊拓扑优化和尺寸优化数学模型,推导拓扑优化数学模... 详细信息

为提高国内梳理机工作辊在缠绕针布和重力作用工况下的直线度,采用ANSYS软件对现有国产某型号工作辊的机械结构进行研究和分析,并在此基础上对梳理机工作辊进行优化设计。首先建立工作辊拓扑优化和尺寸优化数学模型,推导拓扑优化数学模型中目标函数对设计变量的敏度。然后根据分析研究结果,针对工作辊机械结构提出二步优化方案,基于ANSYS软件采用自编优化程序对工作辊进行拓扑优化和尺寸优化。研究结果表明:优化后的工作辊材料分布达到最优;在满足应力约束的条件下,工作辊最大挠度由原结构的0.33mm减少到优化后的0.11mm,减少了67%,优化后工作辊直线度和性能得到提升。

关键词：梳理机工作辊拓扑优化尺寸优化挠度

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基于光栅制造的光刻投影物镜设计

工具技术 2023年第5期57卷 141-144页

作者：任东旭班楠楠孔明旭李彬中原工学院机电学院

光栅尺作为位移传感器被广泛应用在精密测量体系中,随着测量趋于纳米级精度和大量程,对光栅尺的制造精度提出了更高的要求。刻线误差是影响光栅尺制造精度的重要因素,减小刻线误差能够有效提高光栅制造精度。设计了一种大孔径、低畸变... 详细信息

光栅尺作为位移传感器被广泛应用在精密测量体系中,随着测量趋于纳米级精度和大量程,对光栅尺的制造精度提出了更高的要求。刻线误差是影响光栅尺制造精度的重要因素,减小刻线误差能够有效提高光栅制造精度。设计了一种大孔径、低畸变的投影光刻物镜,并在Zemax光学设计软件中对物镜进行了设计及优化。结果显示,其全视场波像差小于λ/10,MTF>0.6,最大畸变<0.0037%,最大分辨率R=2μm,数值孔径NA=0.15,缩小倍率5×,最大焦深±9.73μm。对其进行公差分析,结果表明,该物镜完全满足提高光栅尺制造精度的需求。

关键词：刻线误差投影光刻物镜光学设计光栅制造

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外转子式电磁缓速器设计与实验

机械设计与研究 2023年第4期39卷 237-241,246页

作者：张凯许靖牛继高王英杰丁舟波中原工学院机电学院郑州450007

针对商用汽车用缓速器的结构简单、重量轻、制动性能好的要求,提出了一种外转子式电磁缓速器结构。详细介绍了该缓速器结构和工作原理,利用等效磁路法对电磁场模型进行计算,运用有限元法分别对缓速器制动特性和空载特性进行分析,获取制... 详细信息

针对商用汽车用缓速器的结构简单、重量轻、制动性能好的要求,提出了一种外转子式电磁缓速器结构。详细介绍了该缓速器结构和工作原理,利用等效磁路法对电磁场模型进行计算,运用有限元法分别对缓速器制动特性和空载特性进行分析,获取制动力矩的影响因素和缓速器的结构参数,控制系统采用模糊控制方法,以飞思卡尔单片机为核心的智能控制单元,实现对缓速器励磁电流的无极调节。设计并制作了1500 N·m缓速器样机并进行台架试验,实验结果表明该缓速器满足商用汽车的制动需求,在转速为1500 r/min时制动力矩可达1560 N·m。

关键词：外转子电磁缓速器等效磁路制动特性

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采用响应面法的复合板结构噪声优化设计

噪声与振动控制 2023年第2期43卷 92-97页

作者：朱从云段帅兵中原工学院机电学院郑州450007

针对复合材料层合板结构出现的噪声问题,将响应面法RSM(Response Surface Method)与遗传优化算法相结合,提出一种降低复合材料层合板声压级的优化方法。该方法基于四边形复合材料层合板结构建立有限元分析模型,通过三因子试验设计点设... 详细信息

针对复合材料层合板结构出现的噪声问题,将响应面法RSM(Response Surface Method)与遗传优化算法相结合,提出一种降低复合材料层合板声压级的优化方法。该方法基于四边形复合材料层合板结构建立有限元分析模型,通过三因子试验设计点设计试验计划表,结合最小二乘法构建复合材料层合板声压级的2阶响应面近似模型。以影响层合板噪声的显著因子为设计变量,层合板的声压级为设计目标,采用遗传算法对响应面近似模型进行优化,结果表明,使用该方法对复合材料层合板的噪声特性进行分析,可明显提高优化效率并为工程实际提供参考。

关键词：声学复合板结构试验设计响应面法遗传算法噪声优化

面向泵阀的钴基合金激光熔覆层组织与性能特征

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表面技术 2019年第11期48卷 333-340页

作者：崔陆军张猛曹衍龙曾文涵郭士锐李晓磊郑博中原工学院机电学院

目的改善泵阀密封面质量,延长其使用寿命和提高泵阀使用可靠性。方法在已做单道涂层预实验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于泵阀材料ZG45平板上制备多道钴基合金熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(... 详细信息

目的改善泵阀密封面质量,延长其使用寿命和提高泵阀使用可靠性。方法在已做单道涂层预实验基础上,采用大功率光纤耦合半导体激光器于泵阀材料ZG45平板上制备多道钴基合金熔覆层。利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、显微硬度计、盐雾腐蚀箱等实验测试仪器,分析熔覆层组织形态特征、成分、显微硬度及腐蚀行为,确定多道钴基涂层的工艺参数及性能。结果多道钴基熔覆层存在可行的工艺参数,熔覆层致密,且与基材形成冶金结合。涂层显微组织主要由柱状晶、胞状晶、柱状树枝晶及枝间共晶组织组成,主要相为γ-Co、Cr23C6。枝晶中心主要由Co和Fe元素组成,其含量从枝晶中心向周围区域递减。枝晶间化合物主要由Cr、C、W元素组成,其含量均匀分布于枝晶间。涂层的平均显微硬度为586.5HV0.3,是基体的2.8倍以上,显微硬度随着稀释率的降低而增加。熔覆层的耐盐雾性能显著提高。结论基于钴基合金的表面激光熔覆技术可以有效地提高其硬度和耐腐蚀性,可用于泵阀密封面的表面性能强化。

关键词：激光熔覆钴基合金稀释率金相组织显微硬度盐雾腐蚀

基于响应面法SLA光敏树脂3D打印工艺策略

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工程塑料应用 2022年第1期50卷 60-65页

作者：郭小锋王坦崔陆军谷明辉中原工学院机电学院郑州450000

综合考虑打印精度、试件强度及时间效率等指标,研究了立体光固化(SLA)光敏树脂的3D打印工艺,开发应用于不同需求的智能工艺策略包。通过对不同工艺参数的成型试件进行成型误差测量、拉伸强度测试、打印时间统计,基于响应面法以激光功率... 详细信息

综合考虑打印精度、试件强度及时间效率等指标,研究了立体光固化(SLA)光敏树脂的3D打印工艺,开发应用于不同需求的智能工艺策略包。通过对不同工艺参数的成型试件进行成型误差测量、拉伸强度测试、打印时间统计,基于响应面法以激光功率(设备最大激光功率百分数)、扫描速度、扫描间距三个关键的工艺参数为输入变量进行三因素三水平的Box-Behnken试验。采用逐步回归法剔除不显著的变量,拟合出二次回归方程,以便对试验结果进行多目标预测分析,从而得出三种不同的工艺策略。结果表明,在质量模式下(优先考虑成型误差和拉伸强度),工艺参数范围为激光功率33%~35%,扫描速度4300~4500 mm/s,扫描间距0.16~0.18 mm;在速度模式下(优先考虑打印时间),工艺参数为激光功率30%~32%,扫描速度6600~6750 mm/s,扫描间距0.18~0.2 mm;均衡模式下,工艺参数为激光功率35%~37.5%,扫描速度5100~6500 mm/s,扫描间距0.1~0.15 mm。

关键词：立体光固化光敏树脂工艺策略包响应面分析法

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基于可拓学的平衡训练仪感性设计研究

机械设计与研究 2022年第4期38卷 186-191页

作者：付晓莉聂丽梅杨树峰仝小冬中原工学院机电学院郑州451191

目前大多数康复设备设计仍以实用功能为主,未充分满足用户的感性诉求。为有效提升患者康复训练积极性,基于感性工学理论,遵循可拓学菱形思维模式,采用因子分析法对用户情感意象进行萃取,以形态分析法获取形态要素,建立可拓学物元模型分... 详细信息

目前大多数康复设备设计仍以实用功能为主,未充分满足用户的感性诉求。为有效提升患者康复训练积极性,基于感性工学理论,遵循可拓学菱形思维模式,采用因子分析法对用户情感意象进行萃取,以形态分析法获取形态要素,建立可拓学物元模型分别对情感要素与形态要素进行表征;依托模糊层次分析法(FAHP)获取各情感基元的相对重要程度,构建基于质量功能展开(QFD)的情感意象与形态要素的关系映射模型,明确各形态要素的感性贡献值。以平衡训练仪为例,通过该流程获取了与用户情感意象高度匹配的最佳形态组合,验证了可拓学、质量功能展开(QFD)与感性工学融合研究的可行性,为康复设备的感性设计提供了新的策略与思路。

关键词：感性工学可拓学质量功能展开(QFD) 模糊层次分析法(FAHP) 平衡训练仪

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小型无避让立体停车装置设计

兵器装备工程学报 2022年第10期43卷 269-273,299页

作者：闫存富王一鸣乔雪涛符帮尚中原工学院机电学院郑州451191

为解决停车难问题,提出了一种小型无避让立体停车装置设计方法,采用PLC控制液压驱动对停车装置进行控制。对停车装置总体方案、主要运动部件进行设计,利用Solidworks软件构建停车装置三维模型,并进行运动仿真。设计了液压原理图和控制... 详细信息

为解决停车难问题,提出了一种小型无避让立体停车装置设计方法,采用PLC控制液压驱动对停车装置进行控制。对停车装置总体方案、主要运动部件进行设计,利用Solidworks软件构建停车装置三维模型,并进行运动仿真。设计了液压原理图和控制流程图,确定了输入输出节点及PLC型号。仿真结果表明该停车装置能够实现两车位车辆的无避让自动存取,提高了车辆存取效率,降低了停车难度。

关键词：无避让停车装置液压驱动 PLC控制

高铁齿轮箱飞溅润滑性能数值模拟与型腔结构参数优化

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第4期38卷 125-130页

作者：车江宁李思卿郭小锋朱博张伟杰中原工学院机电学院郑州450007

以高铁齿轮箱齿轮啮合处平均压力和输出端集油盒处润滑油平均体积分数为评价指标,通过流体仿真软件ANSYS CFX,采用浸入实体法,建立了高铁齿轮箱斜齿轮飞溅润滑的CFD数值仿真模型。运用响应面Box-Behnken实验研究得出了径向距离、轴向距... 详细信息

以高铁齿轮箱齿轮啮合处平均压力和输出端集油盒处润滑油平均体积分数为评价指标,通过流体仿真软件ANSYS CFX,采用浸入实体法,建立了高铁齿轮箱斜齿轮飞溅润滑的CFD数值仿真模型。运用响应面Box-Behnken实验研究得出了径向距离、轴向距离、导油筋宽度对集油盒处润滑油平均体积分数和齿轮啮合处平均压力的二次回归模型,并对设计参数进行了优化。结果显示,最优参数为径向距离22.92 mm、轴向距离50 mm、导油筋宽度14.02 mm时,集油盒处润滑油平均体积分数为0.547,齿轮啮合处平均压力为32.452 kPa。

关键词：齿轮箱流场分布浸入实体法响应面