拆解能量是产品可拆卸性评价的关键指标,对产品的可拆卸性设计和再制造回收决策具有重要意义.基于图论思想,构建油缸的拆解约束图并生成油缸的拆卸序列;定义零部件拆解能量的组成模型和传送带移出零部件的能量消耗模型;讨论油缸零部件间典型连接方式与约束解除所消耗能量的数学关系.以某型号工程液压油缸为例,对其零部件的不同拆卸序列进行总的拆解能量分析计算与评估,为油缸的拆卸序列规划、专用拆卸设备设计和液压油缸的可拆卸性设计提供参考.

提出了一种随机模型的修正方法用以估计结构参数的统计特性.基于Bayes方法的参数估计原理,将需要修正的结构参数的均值和方差看作符合一定先验概率分布的随机变量,根据核密度估计原理构建得到似然函数,进而使用基于差分进化的MCMC方法估计参数的后验概率密度,并根据最大后验概率密度准则估计结构参数的均值和方差.同时使用Kriging方法建立了结构输入和输出之间的代理模型,保证计算精度的同时极大地节约了计算时间.数值算例验证了本方法的可行性.

针对现有毛刷电接触对插合过程中随机插合现象导致的插拔力和接触电阻范围过大、可控性较差的现状,提出基于导向插合的毛刷电接触结构改进方案.改进结构包括单针簇导向结构、对接端面导向结构及插针螺旋校直结构.对改进前、后的毛刷电接触对进行2 mm插拔深度的插拔力试验及接触电阻试验,结果表明:基于导向插合的毛刷电接触结构改进优化了毛刷电接触对插拔力、接触电阻范围,结构改进前、后的单对毛刷接触对多次插拔力方差值分别为0.39,0.003,结构改进前、后的单对毛刷接触对多次接触电阻方差值分别为0.41,0.008.基于导向插合的毛刷电接触对结构改进设计对改善毛刷电接触性能以及其参数设计提供了参考.

针对传统失效模式和影响分析(FMEA)中风险优先等级(RPN)分析方法存在的离散性、重复性,以及灵敏度低、准确性差等缺陷,提出了一种基于经济损失的风险优先值排序方法——ERPN(risk priority number ranking method based on the economic losses).该方法采用定性与定量相结合的方式,首先确定某潜在失效情景的严重度,然后根据相关数据确定某初始事件发生概率以及此潜在失效情景所导致的经济损失,用两者的乘积作为ERPN值.该方法直接可观,可操作性强,具有较好的工程实用性.将其与基于反向鱼骨图的结构分解、基于情景的失效分析相结合,综合应用在自动包装生产线的送膜包覆装置的失效分析中,取得了很好的效果.

为了实现准确客观的人机界面布局评价,提出了一种基于Vague集的人机界面布局眼动追踪评价方法.首先,以注视轨迹、注视点数量、注视时间和瞳孔直径四项参数构建了人机界面布局评价指标体系.然后,一方面将定性指标通过不确定语言评价形式转化为Vague数;另一方面基于优属度矩阵求出各布局方案的支持、反对、中立指标集,将定量指标表示为Vague数,共同构建了Vague集评价矩阵.最后,提出基于Vague数距离和优劣点法的评价方法,对人机界面布局方案进行了排序.以石油钻机司钻控制台人机界面布局方案评价为例,验证了该方法的实用性和有效性.

为了研究采煤机截割过程中的动力学特性及其对截割载荷的影响,采用含滚筒振动量的锋利截齿截割阻力模型描述滚筒截割载荷,采用含间隙齿轮啮合模型描述行走轮驱动载荷,采用库伦摩擦模型描述平滑靴摩擦载荷,建立了采煤机整机五自由度动力学模型,利用ode45对模型求解.结果表明:当煤岩硬度f=3,行走速度为3 m/min时,采煤机右摇臂振动幅值约为0.8×10^-4rad,左摇臂振动幅值约为0.4×10^-5rad;机身振动速度在-1.4~+1.4 mm/s间波动,右、左摇臂的振动角速度分别在-1×10^-3~+1×10^-3 rad/s和-4.5×10^-4~+4.5×10^-4 rad/s间波动;通过对比考虑滚筒振动和未考虑滚筒振动时的截割载荷,表明滚筒的振动有利于对煤岩的截割;对右侧摇臂的振动量进行了实验测量,其大小及波动范围与仿真值较为接近,说明采煤机的动力学模型具有一定的准确性.

以全新研制的电控气动发动机气缸流场域为研究对象,建立其几何模型,运用CFD前处理软件ICEM对流场域几何模型进行网格划分,再运用Fluent动网格技术进行动态模拟计算,分析其气缸内部流场特性,进而得出气体在工作过程中各个阶段的压力场和速度场分布.同时,将模拟计算数值与气动发动机台架实验所得值进行比较.结果表明:动网格数值模拟结果与实验结果较为接近,气动发动机气缸内流场动态仿真过程准确可靠,仿真结果可为气动发动机设计提供参考.当转速稳定于450 r/min时,由仿真模拟所得数据计算得此气动发动机指示功率为0.62 kW,实验时测算得同条件下实验指示功率为0.55 kW,求得仿真和实验指示功率的最大误差为11.2%.利用自制的测功装置测得实验时有效功率为0.45 kW,进而求得机械效率为81.8%.研究结果为下一步改善气动发动机性能提供了依据.

气动喷射阀是微电子封装中不可或缺的封装设备,但现有气动喷射阀在喷射高黏胶液时仍不能完全满足工业界对胶滴一致性的需求,原因在于其喷射高黏胶液时常出现因喷射速度太小而导致的挂胶漏喷现象.要减小上述现象的发生概率,就必须提高现有气动喷射阀的高黏流体喷射能力.回流间隙作为气动喷射阀的关键尺寸,直接影响着喷射阀的喷射能力.为了通过优化回流间隙来提高喷射能力,首先建立气动喷射阀的胶液喷射数值仿真模型并通过实验验证其可靠性,同时基于不同回流间隙的仿真数据建立了相应的高斯拟合模型.然后利用拟合模型以胶滴滴落速度为优化目标对回流间隙进行优化,通过优化前后的喷射对比验证了优化结果的可靠性,最后获得气动喷射阀的最优回流间隙.

针对全柔性并联机构的构型设计不能满足精密定位和微纳制造领域的需求,为提高全柔性并联机构的整体刚度、抗振性和抗干扰性,基于3-RPRR并联机构原型,采用型综合法,设计出与并联机构原型空间运动特性一致的3-RPRR类平面全柔性机构及其支链.运用拓扑优化的方法,得到铰链最优配置的3-RPRR类平面全柔性并联机构及其支链.采用Hyperworks/Radioss软件分别对这2种3-RPRR类平面全柔性并联机构进行静力学及模态分析,仿真结果表明:在实现相同运动特性的前提下,优化后的3-RPRR类平面全柔性并联机构不仅节省材料,而且在刚度、抗振性和抗干扰性方面更优.

随着精确放疗技术在肿瘤治疗中的广泛应用,放疗床的研发也受到人们越来越多的关注.为了达到使放疗床的工作空间和结构尺寸能够满足实际使用要求的目的,提出针对6-HTRT并联构型放疗床的一种多目标协调的机构参数优化方法.研究过程中首先对放疗床进行了运动学分析,结合运动学逆解约束条件,对双端虎克铰形式的并联放疗床进行工作空间的精确分析,并得到工作空间随各结构参数的变化规律,为放疗床的参数优化提供依据.其次,针对提高虎克铰强度及刚度问题,提出了一种虎克铰初始安装角度优化方法.之后考虑工作空间、放疗床受力、雅可比矩阵条件数,同时构建关于条件数全域均值、条件数波动情况的目标函数,对放疗床进行参数的具体优化.最终得到了放疗床各结构参数,经验证使得放疗床的雅可比矩阵条件数在工作空间内较小且分布均匀.由上述可知,所研究的放疗床多目标协调机构参数优化方法在一定范围内可以减小雅克比矩阵条件数,使经过参数优化后的放疗床得到合理的工作空间和结构尺寸,满足实际使用的要求.

为研究潮湿难筛分原煤颗粒在两平移一转动三自由度混联振动筛中的筛分效率变化规律,基于三维离散元法,运用EDEM软件模拟潮湿原煤颗粒的筛分过程.自主设计了两平移一转动三自由度混联振动筛,以研究各振动参数对原煤颗粒筛分效率的影响;综合采用动态筛分效率和阻碍粒排出率作为模拟筛分效率的评定指标,得出各自由度振动组合中的最佳激振模式及振动方向对潮湿原煤颗粒在筛面运动的作用;以动态筛分效率为参考值,采用正交实验方法,分析各因素对筛分效率的影响,得出影响因素分别为:外在水分、振动自由度、频率、振幅;用优选的筛分方案进行离散元模拟实验,验证了多维振动有利于潮湿难筛分原煤颗粒的分散、透筛及防堵.

随着我国电力建设的不断发展,输电线路施工过程中的货物运输越来越受到重视.索道运输作为一种新的运输方式,拥有成本低、施工方便并不受气候影响等诸多优点,已经得到了广泛应用.国内货运索道大多数采用基于螺栓的固定式抱索器,而且多采用人工进行行走小车的脱挂索动作,因此工作效率较低,经济效益不高.对行走小车结构进行优化,将杠杆增力机构应用于小车结构中,使得小车的挂重车体自身重量放大,实现行走小车的自动挂索;在抱索车体的自重下实现自动脱索.经实验证明,优化后的行走小车能够应用于环境复杂的工作场所,并且能够进一步降低成本.

齿轮运转过程中,偏载会影响齿面啮合性能,降低齿轮的寿命,因此,需要减小偏载带来的不利影响.利用Romax软件的微观几何设计功能,以传动误差的波动值最小为目标函数,以齿廓的修缘量和起始角、齿向的偏斜和鼓形量为设计变量,对立磨减速机平行级斜齿轮副的修形参数进行优化,以寻找最佳修形量.对比发现,修形后齿轮副的传动误差、单位长度的法向载荷、最大接触应力以及轮齿所受载荷均有较大改善,优化效果较为明显.齿轮微观几何设计可有效解决偏载,改善轮齿的啮合性能,提高传动的平稳性.

调速型鼠笼式异步磁力联轴器即永磁调速器,它的力学参数、磁场分布对其传递能力及整个系统的稳定性与可靠性具有很大的影响,因此有必要对其工作时的轴向力进行深入研究.基于等效面电流法,推导出联轴器在低转差率下的螺旋进给/退出轴向力计算表达式;同时采用电磁场分析软件Magnet对其进行模拟分析,得到了不同啮合长度、不同转差率下的螺旋进给/退出轴向力值,并进行了对比分析.调速型鼠笼式异步磁力联轴器轴向力由完全啮合状态至脱离状态呈现先增大后减小的趋势;在相同输入转速情况下,转差率越大,轴向力越小,在脱离状态时趋于稳定值.这对于调速型鼠笼式异步磁力联轴器以及其它类型磁力联轴器的理论研究、参数设计与优化及其应用都有着一定的理论意义及实际应用价值.

液压凿岩机配流阀零位正开口设计的定位导向精度要求高,增加了其制造难度,系统内泄量大,降低了凿岩机的工作效率.针对此不足,通过比较分析零位正开口与零位负开口的优点和不足,提出了一种零位负开口的设计方法和零位开口压力增量的计算方法,从蓄能器的耦合和局部阻力角度建立配流阀零位开口的数学模型,得出了阀芯开口运动的非线性方程.利用Simulink对阀芯零位开口进行了运动学仿真,分析对比了不同开口形式对凿岩机冲击性能和系统压力的影响,并与实验结果进行对比,验证了仿真的准确性.结果表明:液压凿岩机配流阀零位负开口设计优化了导向方式,降低了制造难度,其工作效率提高了9.2%,单次最大冲击能提高了12.5%.零位负开口设计的高可靠性和高效率优势更符合实际工况要求.

为了提高耐压腔室内引出导线在高压环境下密封的可靠性,保证井下工具内使用的电子设备能够在常压下工作,设计了一种注塑类高压密封连接器.使用有限元软件对内部填充材料为橡胶、环氧树脂时的连接器密封性能作了分析,并进行了实验验证.分析和实验结果显示:当填充材料为橡胶时,其密封性能较好,外壳体的半锥角取88°较为合适,但在高压作用下橡胶易被挤出;当填充材料为环氧树脂时,可避免材料挤出现象发生,但在一定密封压力范围内会出现液体泄漏;当2种材料组合使用时,随着环氧树脂比例的增加,填充材料的外凸距离减小,环氧树脂体积比为40%较为合理.高压密封连接器主要靠前5扣螺纹承载,最大应力出现在外壳体的第1扣螺纹与第2扣螺纹之间的小径处;插针的最大应力出现在橡胶与环氧树脂交界处偏上位置.研究成果对高压密封连接器的设计以及内部填充材料的选择具有一定的参考意义.