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基于CFD仿真的调节阀流动特性分析

现代制造技术与装备 2024年第2期60卷 55-58,62页

作者：谢玉东王海波包木鹏王勇山东大学机械工程学院济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室(山东大学) 济南250061 艾坦姆流体控制技术(山东)有限公司济宁273516

调节阀在流体输送系统中得到了广泛应用。带阀笼的调节阀不同于传统的调节阀,其流体经过阀笼流出,阀笼的通流形状和面积对调节阀的流动特性起着至关重要的作用。为研究调节阀阀笼的流动特性,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dyn... 详细信息

调节阀在流体输送系统中得到了广泛应用。带阀笼的调节阀不同于传统的调节阀,其流体经过阀笼流出,阀笼的通流形状和面积对调节阀的流动特性起着至关重要的作用。为研究调节阀阀笼的流动特性,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真技术,建立调节阀模型,对调节阀阀笼进行数值仿真。研究表明:增大阀笼的通流面积有助于减小阀门的进出口压差;多边形阀笼有助于减小阀门的进出口压差。本研究为调节阀阀笼的结构设计和优化提供了重要理论依据。

关键词：调节阀阀笼流动特性通流形状通流面积

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蔬菜钵苗密植移栽机多行取苗机构设计与试验

农业机械学报 2023年第1期54卷 94-103页

作者：俞高红王系林刘建刚叶秉良李祥赵雄浙江理工大学机械与自动控制学院杭州310018 浙江省种植装备技术重点实验室杭州310018 农机智能控制与制造技术福建省高校重点实验室武夷山354300

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行... 详细信息

为实现蔬菜钵苗密植自动移栽,提出一种能够降低因齿轮间的齿侧间隙引起的传动误差进而提高运动准确性的大重合度非圆齿轮传动机构,根据小青菜钵苗密植移栽农艺要求,设计了密植移栽取苗轨迹和一种基于该传动机构的非圆齿轮行星轮系八行同步取苗机构。开展了取苗机构的逆向设计,并对其进行了运动学分析,自主开发了密植移栽取苗机构反求设计软件。为降低传动误差,该行星轮系取苗机构一级齿轮传动采用大重合度非圆齿轮传动,二级齿轮传动采用斜齿轮传动,每级齿轮传动的重合度均接近2。基于虚拟样机技术和高速摄像技术对取苗机构进行轨迹测试试验,得到试验和仿真取苗轨迹,并对比理论计算轨迹,三者轨迹基本一致,验证了密植移栽取苗机构设计的可行性。对密植移栽取苗机构进行取苗试验,取苗机构的取苗成功率为95%左右,检验了机构样机性能。

关键词：蔬菜钵苗密植移栽取苗机构反求设计精密取苗大重合度非圆齿轮

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一种丝鞘机构的长距离摩擦损失分析

机械工程师 2024年第5期 116-120页

作者：王盛松张涛程天宇苏静杜付鑫山东省食品药品审评查验中心济南250014 山东大学机械工程学院济南250061 高效洁净机械制造教育部重点实验室(山东大学) 济南250061 山东大学控制科学与工程学院济南250061

针对丝鞘机构中严重的非线性摩擦力损失与非线性弹性伸长,提出了一种考虑速度影响的丝鞘机构新型摩擦模型,并进行了摩擦参数辨识工作。此外,对不同驱动速度下的摩擦模型进行了仿真分析。结果表明,所提出的摩擦与伸长模型可以补偿长距离... 详细信息

针对丝鞘机构中严重的非线性摩擦力损失与非线性弹性伸长,提出了一种考虑速度影响的丝鞘机构新型摩擦模型,并进行了摩擦参数辨识工作。此外,对不同驱动速度下的摩擦模型进行了仿真分析。结果表明,所提出的摩擦与伸长模型可以补偿长距离丝鞘传动带来的传动损失,提高连续体操作臂的运动准确性。

关键词：丝鞘机构摩擦分析长距离驱动运动模型

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计入线外啮合的风电齿轮动力学行为分析

太阳能学报 2023年第12期44卷 200-206页

作者：易园园轩亮孟丽君谭昕刘长钊江汉大学智能制造学院武汉430056 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

为探究线外啮合对齿轮传动动态服役行为的影响规律,以一对风电高速级齿轮为例,基于齿轮啮合原理和冲击动力学理论计算不同负载和转速下线外啮入冲击力和时变啮合刚度。采用集中参数法建立计入线外啮合的直齿传动非线性动力学模型,数值... 详细信息

为探究线外啮合对齿轮传动动态服役行为的影响规律,以一对风电高速级齿轮为例,基于齿轮啮合原理和冲击动力学理论计算不同负载和转速下线外啮入冲击力和时变啮合刚度。采用集中参数法建立计入线外啮合的直齿传动非线性动力学模型,数值求解不同激励下系统的动态特性。结果表明:在不同运行转速区,啮合冲击与啮合刚度对系统动态响应的贡献各不相同。在共振区,时变啮合刚度成为系统的主导激励;在超临界区,系统动载荷随转速升高而增大,这主要来源于啮合冲击的激励作用。

关键词：风力机直齿轮动力学模型振动分析线外啮合时变啮合刚度

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电火花沉积的放电参数闭环控制系统研制

焊接学报 2023年第9期44卷 53-59,I0006页

作者：侯玉杰韩红彪杨鑫郑广振河南科技大学洛阳471003 河南省机械设计及传动系统重点实验室洛阳471003 龙门实验室洛阳471003

为实现电火花沉积的自动化,研制了一种电火花沉积的放电参数闭环控制系统,能够实时采集沉积过程中的放电参数,基于放电脉冲平均电压与接触力呈反比的线性规律,通过调节进给电机和进给滑台控制工件与电极的接触力进行放电脉冲平均电压的... 详细信息

为实现电火花沉积的自动化,研制了一种电火花沉积的放电参数闭环控制系统,能够实时采集沉积过程中的放电参数,基于放电脉冲平均电压与接触力呈反比的线性规律,通过调节进给电机和进给滑台控制工件与电极的接触力进行放电脉冲平均电压的闭环控制,实现了电极的自动进给调节.采用模块化技术设计了控制系统的模拟电路、数字控制电路和控制软件,缩短研制周期,使可靠性得到保证,便于升级和扩展.电火花沉积的试验结果表明,研制的放电参数闭环控制系统能够实现电极与工件的稳定接触,获得均匀致密的沉积层,便于实现电火花沉积的自动化操作,有利于电火花沉积技术的推广应用.

关键词：电火花沉积放电参数闭环控制接触力

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数字孪生驱动的高保真水工闸门剩余寿命预测

中国农村水利水电 2024年第7期 183-190,195页

作者：熊景然张钰奇朱潇张岩杨涛李成郑州大学机械与动力工程河南郑州450001 河南省智能制造研究院河南郑州450001

针对水工钢闸门这种长寿命金属结构寿命预测难以预测的问题,提出了一种基于数字孪生技术的方法,获取闸门的全寿命周期数据,以达到剩余寿命预测的目的。首先利用有限元模型建立水工闸门的数字孪生体,并通过监测系统实时获取弧形钢闸门的... 详细信息

针对水工钢闸门这种长寿命金属结构寿命预测难以预测的问题,提出了一种基于数字孪生技术的方法,获取闸门的全寿命周期数据,以达到剩余寿命预测的目的。首先利用有限元模型建立水工闸门的数字孪生体,并通过监测系统实时获取弧形钢闸门的静动力响应特性,在此基础上,以振动频率和结构应力作为响应,基于贝叶斯理论对闸门进行实时不确定性模型修正,最后利用修正的高保真模型获取闸门全寿命周期数据集,对闸门进行剩余寿命预测。结果表明:修正后的参数对应响应与实际响应偏差相比于仿真初始值更小,且剩余寿命预测结果与真实剩余寿命预测结果相似,在真实寿命预测的95%置信区间内,表明了方法的有效性和可行性。

关键词：弧形闸门数字孪生不确定性模型修正贝叶斯理论剩余寿命预测

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SPCA和OCHD相结合的旋转机械早期微弱故障检测方法

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中国机械工程 2023年第15期34卷 1805-1812页

作者：李鑫程军圣吴小伟王健杨宇湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082 湖南大学装备服役质量保障湖南省重点实验室长沙410082 中国航发湖南动力机械研究所直升机传动技术国家级重点实验室株洲412002 中国航发湖南动力机械研究所航空发动机振动技术重点实验室株洲412002

针对旋转机械早期微弱故障难以被及时准确检测的问题,提出了一种基于辛主成分分析(SPCA)和单分类超圆盘(OCHD)的智能检测方法。首先,采用SPCA将振动信号映射到辛空间,并提取最能表征信号主要能量和有效信息的辛特征值作为旋转机械故障... 详细信息

针对旋转机械早期微弱故障难以被及时准确检测的问题,提出了一种基于辛主成分分析(SPCA)和单分类超圆盘(OCHD)的智能检测方法。首先,采用SPCA将振动信号映射到辛空间,并提取最能表征信号主要能量和有效信息的辛特征值作为旋转机械故障特征。然后,将超圆盘模型引入单分类领域,提出了OCHD模型,该模型采用超圆盘模型评估已知样本的类别分布,并通过寻找几何模型上距离原点最近的点来构建最优单分类超平面,从而实现早期微弱故障的智能检测。最后,采用辛辛那提大学轴承全寿命周期数据验证所提方法的有效性,实验结果表明:SPCA能够有效提取轴承的敏感故障信息,且OCHD的故障检测性能明显优于其他单分类模型。

关键词：微弱故障检测旋转机械辛主成分分析超圆盘模型单分类超圆盘

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基于数据驱动的电池系统泛化SOH估计方法

机械工程学报 2022年第24期58卷 253-263页

作者：车云弘邓忠伟李佳承谢翌胡晓松重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

准确可靠的电池健康状态估计是保证锂离子电池安全运行的关键,同时为失效预警提供参考。提出一种适用于电池单体和电池组的健康状态估计通用方法。首先,提出基于局部充放电数据的电池单体高效健康因子提取方法,保证健康因子和容量的高... 详细信息

准确可靠的电池健康状态估计是保证锂离子电池安全运行的关键,同时为失效预警提供参考。提出一种适用于电池单体和电池组的健康状态估计通用方法。首先,提出基于局部充放电数据的电池单体高效健康因子提取方法,保证健康因子和容量的高相关性和实现健康因子的在线可获取性。其次,提出考虑电池组容量衰减和不一致性的特征生成策略,利用主成分分析获取融合特征,利用双时间尺度滤波和电池组等效电路模型拓宽特征提取方法的应用范围。然后,基于高斯过程回归算法框架,考虑健康因子和容量衰减的整体关系和局部变化提出改进的高斯核函数提高估计精度和可靠性。最后,利用多个试验数据集验证算法在不同应用条件下的泛化能力。估计结果表明,对恒流放电工况的电池单体估计误差小于1.28%,在动态变温条件下电池单体估计误差小于1.82%;串联电池组的验证结果表明在各种应用场景下估计误差均小于1.43%。提高了电池系统健康状态估计的精度以及在广泛应用场景下的适应性。

关键词：锂离子电池健康状态估计健康因子高斯过程回归状态估计

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共轭参数驱动的谐波传动齿廓设计与分析方法

机械工程学报 2022年第3期58卷 131-139页

作者：唐挺李俊阳王家序曾星宇肖科重庆大学机械与运载工程学院重庆400044 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

以谐波传动中凸轮轮廓曲线为共轭齿廓形成的原始驱动参数,基于运动轨迹映射与共轭方程,提出了共轭参数驱动的谐波传动齿廓设计方法。对非共轭参数驱动与共轭参数驱动设计方法设计的共轭齿廓进行了啮合特性对比分析,研究了凸轮径向变形... 详细信息

以谐波传动中凸轮轮廓曲线为共轭齿廓形成的原始驱动参数,基于运动轨迹映射与共轭方程,提出了共轭参数驱动的谐波传动齿廓设计方法。对非共轭参数驱动与共轭参数驱动设计方法设计的共轭齿廓进行了啮合特性对比分析,研究了凸轮径向变形量系数和凸轮形式对谐波传动啮合与接触特性的影响规律。结果表明:共轭参数驱动的齿廓设计方法无须参数调整便可同时实现二次共轭和两点共轭,并且不会出现无解;凸轮径向变形量系数的减小可增大啮合区间与啮入区的啮合侧隙,并使齿面接触的综合曲率半径减小;凸轮形式虽然对啮合区间影响较小,但是对啮合侧隙和综合曲率半径影响较大,选取凸轮形式及结构参数时应综合考虑对谐波传动啮合、接触与润滑特性的影响。

关键词：谐波传动啮合原理齿廓设计啮合特性