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[硕士论文] 马强强
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:气动技术随着科技的进步得到广泛的应用,新型的气动工具逐步进入市场,其中气动葫芦具有很强的市场竞争力,在军工、石油、化工等具有易燃易爆的危险环境中被广泛使用,逐步取代了现有的手拉葫芦和电动葫芦。但通过对国内外气动葫芦研究现状的分析和实际调研发现,国内气动葫芦普遍存在壳体负载能力不足、制动性能差、马达噪声大、无限载限位保护等诸多问题,对其安全生产和推广使用产生了很大的影响。
  针对以上情况,本论文首先根据论文对气动葫芦技术指标的要求,对机械结构进行总体设计,分析了影响负载能力和提升速度的因素,依据气动马达的工作原理和结构特点,建立马达内部压力变化的数学模型和转矩平衡方程,并进行运动仿真分析,利用仿真结果修正马达结构参数以提高马达工作运行的平稳性;另外制动器被认为是气动葫芦安全生产中的关键部件,在对主体结构进行合理设计的同时,还对弹簧受力情况进行分析优化,得出弹簧的振动方程,提高了气动葫芦的制动效果。
  其次论文借助ANSYS Workbench分析软件,对气动葫芦的壳体进行了结构静力分析,虽然出现局部的应力集中现象,但是壳体在额定负载的情况下,最大应变值0.038mm小于壳体材料的弹性应变,可保证气动葫芦对壳体强度和刚度的要求;通过对制动器的瞬态分析,得出在外界突然制动的条件下摩擦片磨损对制动性能的影响情况,并根据仿真结果进一步提高制动器的制动性能;此外在对气动马达模态分析的同时,获得分析频率列表和模态云图,根据频率变化比较明显的模态发现:频率在539.78HZ和2404.3HZ工作气动马达振动最为剧烈,噪声最大,应当减小马达主轴圆切面的半径,降低马达对周围工作环境的影响。
  最后,利用建模仿真平台AMESim软件针对设计的气动系统搭建AMESim气动仿真模型,通过AMESim软件分析气动系统中制动器压力、响应速度以及马达主轴转矩随时间变化的情况,得出制动器可以在0.05s内瞬间达到3倍载荷的制动力,可保证系统在安全时间内能够迅速达到制动效果,且仿真模拟也表明,当负载超过额定载荷时马达的转矩将减至零,达到限载保护的目的,同时工业性试验也进一步表明了该气动系统的可靠性和稳定性。
[硕士论文] 李长鹏
动力工程及工程热物理 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:现阶段前混合磨料射流切割系统的工作压力大致在30-50MPa的压力范围内,已经难以满足实际工况的需求,为此提出建立100MPa的超高压前混合磨料射流切割装置已经势在必行。超高压前混合磨料射流的核心所在于磨料混合装置。水经泵出后,沿着胶管注入超高压前混合磨料罐中进行水与磨料的混合,形成局部流态化,水与磨料充分混合后途经喷嘴喷射而出,形成超高压前混合磨料射流。超高压前混合磨料罐作为一种压力容器,不仅要储存磨料,还要承载磨料与水混合形成局部流态化时产生的压力,为此对超高压前混合磨料罐的强度具有十分高的要求,需要对其进行合理的设计与研究,由此引出本课题。本论文对超高压前混合磨料罐的进行了理论设计和研究。主要做了以下工作:
  对纤维缠绕超高压前混合磨料罐进行了力学分析,通过网格理论设计方法分析磨料罐纤维铺层筒身段和封头段力学特性,推导出磨料罐筒身段及罐体段缠绕纤维厚度及缠绕角的计算方程,为纤维缠绕超高压前混合磨料罐的有限元建模提供理论基础。
  通过solidworks软件建立磨料罐三维模型,运用ANSYS软件的APDL参数化语言完成纤维缠绕超高压前混合磨料罐的有限元分析。因为磨料罐的几何结构、约束条件以及载荷参数等存在对称性,所以选择磨料罐的1/4模型进行有限元分析计算,得到纤维缠绕超高压前混合磨料罐在100MPa(工作压力)和120MPa(安全压力)两种工作环境下磨料罐以及纤维缠绕层的应力应变情况,并对结果进行分析研究。
  优化磨料罐上罐口结构,将上罐口由外螺纹连接结构改为内螺纹连接结构,通过solidworks建立结构模型,运用ANSYS软件对其进行有限元分析,分析结果,并与传统结构磨料罐的分析结果进行对比分析,发现优化上罐口结构的纤维缠绕超高压前混合磨料罐所受到的最大等效应力值、最大等效应变值、最大节点位移值整体上小于传统结构的纤维缠绕超高压前混合磨料罐,最终确定优化结构的超高压前混合磨料罐的内径300mm,内衬壁厚6mm,碳纤维铺层层数为18层,采用正反螺旋缠绕的缠绕方式。
[硕士论文] 姚畅
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:本论文所关注的内容是以大批量散状颗粒物产品分拣设备的设计为研究目标,这种级别产品的分拣设备由于研发和生产成本问题的制约,一般不被人们所重视。市场上的产品分拣主要集中在大体积产品如物流快递等的分拣行业。其根源主要是很多生产散状颗粒物的企业无科研和经济实力开发分拣设备,依旧使用传统的人工分拣等方法,这严重影响了生产效率和分拣的准确率。本论文以纽扣分拣设备为研究对象,通过对该类产品的开发,使人们了解到散状颗粒物分拣相关技术,并可对该行业技术的提升具有一定的技术参考价值。围绕这一中心本论文所做的工作如下:
  基于运动学和力学的基本理论及原理,结合散状颗粒物的结构特点,利用图形识别技术,提出了该类产品的分拣原理及分拣设备的设计方法及原理,给出了具体的结构形式及相关关键的选型方法;针对大批量产品的生产特点,结合现代图形识别技术,提出了采用机器视觉的方法,总结出各类相关智能元器件的选型原则;基于机、电、气一体的原理,针对本研究对象,概述了其控制气动系统的设计方法。
  通过机械结构设计与电器、气动技术的结合,并采用机器视觉技术,设计了一台自动进行纽扣分拣的设备,设备分拣效率可达到24粒/s,大大提高了纽扣分拣效率,促进了散状颗粒物分拣行业自动化水平的提高。
[硕士论文] 孙浩
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:我国很多施工地方,车辆尤其工程车辆不方便移动,而且很多工地位于山区,道路不通无法到加油站正常加油,需用油罐车或者单位自备车辆来供油,为了方便计量,就必须在加油车上安装车载加油机。但是,目前车载加油机功能单一,自动化不够。因此,设计一种成本低廉,安全智能,交易方便的自动车载加油机显得尤为重要。
  本次设计的是一种基于单片机STM32的车载加油机自动控制系统,它是由IC卡、计算机、单片机、通信、电子信息等技术以及实现多种功能的接口电路组成的并具有计量、收费和统计功能的机械电子网络加油系统,通过LabVIEW编程进行加油机信息管理系统的开发(包括用户名、IC密码、单价、油量、消费金额和消费日期等信息)以及对用户数据库的操作处理,有效实现上下位机的通信、用户信息的管理和加油机日常工作的监控。与此同时,考虑到加油机的工艺要求,避免加油过程中燃油的“过冲量”过大而影响加油的准确度,需对油路通道中的比例阀进行稳定有效的流量自动控制。因此,本设计还通过MATLAB进行PID自动控制比例阀流量的仿真设计。
  本次设计是以STM32芯片作为控制主板的核心而设计的加油机控制系统,通过对涡街流量传感器输出脉冲的捕获,来实现对加油机的油量的计量。从下位机硬件电路的设计分析到软件程序的设计,从上位机信息管理系统的开发到加油机流量控制算法的仿真,详细介绍了各个电子元件和芯片的功能,软件程序控制流程,用户信息的监控与管理,自平衡流量控制算法的模拟与仿真,真正实现软硬件的结合。具有操作方便,精确度高,功能齐全等特点,具有很强的实用价值。
[硕士论文] 李根
机械工程 武汉科技大学 2018(学位年度)
摘要:磁控形状记忆合金(Magnetically Controlled Shape Memory Alloy,简称MSMA),也被称作铁磁形状记忆合金,它兼有温控和磁控形状记忆效应。该材料与其它智能材料相比,还具有响应速度快、能量密度高、变形量大等优良特性,已成为智能材料应用研究的热点。但是,由于MSMA固有的磁滞非线性特性和温度敏感性,制约了MSMA材料在高精密定位系统中的推广应用。为此,本文以Ni2MnGa磁控形状记忆合金驱动器为研究对象,对其力-磁-热多场作用下的驱动力学特性进行实验研究与分析预测,利用仿真技术验证了MSMA驱动器精密定位的最佳耦合条件,利用磁畴壁运动微观理论分析MSMA磁滞非线性现象的成因,提出采用提高拟合精度、增强补偿能力和优化控制方法等策略减小MSMA磁滞非线性来提高驱动器精密定位精度。论文受到湖北省自然科学基金重点项目“双余度高频大流量自感知伺服阀关键技术研究”(2015CFAl14)的资助,开展的主要研究工作如下:
  (1)对MSMA力-磁-热多场耦合驱动力学性能进行实验测试,总结外加压力、温度和磁感生应变与MSMA形变的关系,通过加载动态磁场,分析获得该材料的磁滞非线性曲线。
  (2)基于实验数据,运用能量守恒定律和热力学理论,构建MSMA多场耦合模型,该模型利用参数辨识方法,预测了多场耦合曲线;设计了MSMA多场耦合装置,利用仿真技术验证了MSMA驱动器精密定位最佳耦合条件。
  (3)利用磁畴壁运动微观理论分析MSMA磁滞非线性现象的成因,提出采用提高拟合精度、增强补偿能力和优化控制方法等策略减小MSMA磁滞非线性的影响,提高了驱动器精密定位精度。
[硕士论文] 黄兆凯
机械设计及理论 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:平面四杆机构广泛应用于各种机械产品,能近似实现给定的运动规律或运动轨迹,但设计过程较为复杂。电致动聚合物材料是一种新兴材料,当给该材料电压控制,其能够弯转一定的角度。针对四杆机构轨迹无法完全拟合问题,基于电致动材料材料弯曲特点,将其应用到传统四杆机构设计中。主要内容如下:
  1.对四杆机构轨迹进行分类,通过计算特征值斜率k、距离平方t、圆度s,分析了特征值大小与轨迹形状的关系,并对确定杆长的杆组进行分析,找出轨迹变化与杆长之间的影响关系,结合特征值k、t、s,得到一种对四杆机构轨迹类型判断的方法,并举例说明方法的可行性;
  2.提出了一种新型四杆机构轨迹拟合的方法,将传统四杆机构理论与新材料相结合,对四杆机构轨迹为直线的问题进行了研究。使用三种不同的优化算法对问题进行研究,比较了三种算法优化效果;
  3.对四杆机构圆轨迹拟合问题进行研究,介绍了四杆机构拟合圆轨迹的计算过程,分析了目标轨迹为圆时的各种情况,对其进行优化计算,得到优化结果并与目标圆进行对比。使用ADAMS软件对计算过程进行验证,仿真轨迹与理论轨迹一致;
  4.对四杆机构轨迹问题进行了实验,搭建了四杆机构实验平台,比较了实际轨迹与理论轨迹的差别,分析了实验结果,验证了理论的正确性与可行性。
[硕士论文] 朱文义
机械制造及其自动化 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:传统的车牌冲压设备在整个车牌加工过程中占有十分重要的地位,目前国内中小型企业中车牌冲压装置大多采用手动冲压,该方式劳动强度大、工作效率低,且车牌的加工质量大部分由操作工技术水平决定。由于车牌的种类繁多,无法对其进行相应的管理,所以有必要针对传统的车牌冲压设备进行分析与研究,设计出一种适用于中小型企业并立足于中国国情的车牌自动压字机。
  以传统的车牌压字机作为研究对象,认真分析原有的车牌加工过程、工作原理和工人的操作习惯,确定具体的机械系统方案,并设计自动化加工控制流程。之后将车牌自动压字机分为上料总成、字模库总成、冲压工装总成和机械手总成等四个主要的部分进行设计。
  根据车牌自动压字机的机械系统方案,对压字机的控制系统进行设计。控制系统中主要对硬件和软件进行设计,硬件方面主要对系统中的上位机、PLC、伺服电机和气缸等进行选型,之后根据选型的结果对主电路、PLC控制电路、交流伺服系统电路和气动系统回路等电气系统进行设计。
  软件方面主要对系统中的下位机程序和上位机程序进行设计。下位机PLC程序主要对运动控制程序和其与上位机和伺服驱动器之间的通讯程序进行设计,且下位机程序采用模块化编程的思想,将整个流程分成多个模块,各模块之间互不干涉,提高了程序的可读性和可靠性。之后针对字模在立体字模库中的分布位置、选字模规则和换模入库方式等进行优化。上位机程序采用C#编程语言建立其与下位机PLC之间的通讯,并利用MySQL数据库建立起相应的数据库,便于人工对数据库进行操作和管理。
[硕士论文] 李久成
机械工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着机械制造业、冶金产业快速发展,渣包已经走进各大冶金工厂。由于焊接渣包发展起步比较晚,传统铸造渣包难免存在关于铸造生产工艺诸多缺陷。企业在传统焊接渣包设计过程中仍然采用基于二维绘制传统设计方式,在大规模批量生产下,这样会造成产品设计效率低、图纸修改工作量大、文档管理混乱等问题。本文提出了一种基于SolidWorks三维软件由客户驱动的焊接渣包参数化设计方法,通过个性化定制系统插件来解决焊接渣包在设计过程中存在的问题。具体研究内容如下:
  (1)针对解决传统铸造渣包存在诸多如生产制造能耗大、环保性差、维修成本高、使用寿命短等问题,提出一种焊接式渣包结构设计方法。采用模块化设计思想,为后面有限分析和参数化设计提供模型基础。
  (2)为了保证产品设计过程中的性能和功能要求,本文通过对焊接式渣包进行有限元分析,充分考虑在高温下以及载重两种情况下对渣包影响。通过分析结果,找出应力集中问题并修改其结构,为后面渣包参数化系统提供产品模板重要保障。
  (3)本文为解决铸造渣包带来一些问题及在产品设计过程对模型重复性设计等问题,提出一种由客户驱动的焊接式渣包参数化设计方法。该方法综合装配式与零件式参数化设计方法,并利用循环语句与判断语句能快速对装配体的所有零部件属性的选择性添加,同时为用户提供工程图打印功能以及产品不同规格多样性选择动能。通过实例分析,该系统不仅满足客户对产品多样化个性化需求。而且大大提升产品设计效率。
[硕士论文] 张海猛
机械设计及理论 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:机械产品的可靠性高低直接影响其竞争力,高可靠性是当前机械产品的应有之义。对产品进行可靠性分析需要有效的可靠性计算方法,虽然现有很多可靠性计算方法在结构可靠性分析中得到了广泛的应用,但大多数方法仍然面临着计算精度不足的缺陷,而且其计算精度能够达到何种程度也难以确定。为解决可靠性计算精度的难题,该文给出了一种新的可靠性计算方法。主要研究内容如下:
  1.在可靠性理论和现有可靠性计算方法的基础上提出了可靠性高精度计算方法。通过划分样本空间为若干两两不相交的子样本空间,利用子样本空间与失效区的交,得到若干两两不相交的子失效区。引入随机变量,通过计算子样本空间概率和条件概率,得到子失效区概率。将这些子失效区概率相加,完成整个失效区概率的计算。为满足给定的计算精度要求,给出了误差控制方法。
  2.对该方法计算结构失效概率的准确性进行了验证。根据线性功能函数可靠性计算与标准正态分布积分的关系,通过计算单失效模式线性功能函数失效概率和两失效模式线性功能函数联合失效概率,给出了一维和二维标准正态分布积分的计算方法。给出算例,验证了该方法计算标准正态分布积分的正确性,说明了本文方法计算结构失效概率能够获得高精度的计算结果。
  3.将该方法应用于机械零件示例可靠性的计算。以螺栓和轴为例,给出了其可靠性计算的具体公式。计算结果表明,该方法计算机械零件示例能够满足给定的计算精度,具有重要的实用价值。
[硕士论文] 陈林
机械电子工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:新能源汽车具有节约能源、废气排量少、安全性高等优点,得到国家的大力推广。为了快捷的识别新能源汽车,公安部计划于2018年在全国推行新能源汽车专用车牌。随着新能源汽车的推广,市场对新能源汽车车牌的需求量将会更大。常见的车牌压字靠工人手动更换字模和车牌板料,工作效率低、劳动强度大,已满足不了市场的需求,因此研制出一种自动化的汽车车牌压字机有很重要的意义。论文以设计一种集车牌取放、拼字模、更换字模、压字等功能于一身的自动车牌压字机为目标,对设备研制中的关键技术进行了研究,完成的工作主要包括:
  通过市场调研和企业需求分析,确定车牌压字机的设计要求,进而确定压字机的整体设计方案。将压字机整体分为主机架、上料总成、机械手总成、字模库总成和冲压工装总成五个部分,通过方案对比分析,对各总成的机械结构进行了详细的设计。对字模盒部件的关键技术进行研究,包括:将平面杆机构应用于实现字模盒的开合,对字模盒内部结构进行详细设计,对字模盒开合驱动方案进行了研究。采用虚拟装配技术验证结构布局的合理性,对关键零部件进行有限元分析,改进结构设计中不合理的部分,使其强度和刚度满足使用要求。
  对车牌压字机气动系统进行设计研究,包括气源气路设计,气缸回路设计,真空吸盘回路设计与研究,并以企业的一批新字模为实验材料,验证所选型吸盘的吸附力在新字模与字符结构复杂的车牌磨合期内能否满足使用要求。
  基于修正后的Archard磨损理论模型,利用DEFORM软件模拟仿真车牌压制过程中的模具应力应变和模具磨损,根据分析结果,改进模具的结构以延长模具使用寿命;通过正交试验分析得出因素对凸字模与凹字模磨损量的影响程度从高到低依次为:模具间隙,模具材料硬度,摩擦系数。
[硕士论文] 汪源
流体机械及工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:单叶片潜水排污泵通过颗粒直径大、抗堵塞和抗缠绕能力强,被广泛应用于市政工程、污水处理厂、排污泵站等场合,但叶轮叶片的非轴对称布置,导致径向力过大、轴承受力不均匀,维护周期短、成本高,极大的限制了行业的发展。因此,本文针对单叶片潜水排污泵转子系统径向力过大问题进行深入研究,具体研究内容和取得的成果如下:
  1.确定设计参数,对单叶片叶轮和配套蜗壳进行水力设计,基于正交试验的方法选择3组变量,共设计了9组试验方案,优化后的叶轮数值预测水力效率达到59.8%。
  2.针对单叶片潜水排污泵的转子系统质量不平衡,采用参数化建模和虚拟样机仿真技术相结合的手段进行质量配平,经过对原始叶轮和配平后的叶轮进行动平衡试验,二者结果基本一致,表明该方法具有精度高、周期短、成本低等特点。
  3.基于全六面体结构化网格对单叶片潜水排污泵进行全流场定常计算,获得了单叶片潜水排污泵的外特性预测曲线及内流特征,成功捕获了单叶片叶轮内的二次流动及旋涡等现象,并发现在小流量工况下内部流动紊乱,而大流量工况时内部流场物理结构得到明显改善。
  4.根据水力设计结果,对样机进行结构设计及试验台改造,获得了样机的流量-扬程实测曲线,与数值计算对比分析,验证了数值计算的精度。
  5.基于上述模拟方法,对全流场进行非定常计算,分析了水泵内不同点的压力脉动规律。通过时域图分析发现,压力脉动呈明显的周期性,一个周期内出现波峰和波谷各一次,与叶轮叶片数正好对应;基于傅里叶变化,获得频域特征,发现在叶频下各点的脉动幅值最大。
  6.根据非定常数值计算的结果,对叶轮径向力进行追踪,发现叶轮水力径向力矢量图呈椭圆形,说明径向力在一个周期内不断变化。在0.8Q~1.2Q工况范围内,叶轮水力径向力随着流量的增加而增大。根据叶轮水力径向力矢量图分析,选取数值最大、最小和突变处三个特征点,发现同一个工况下其方向与叶轮相对位置基本不变。
  7.对设计工况下,叶轮旋转一个周期内的水力径向力进行数值平均。在水力径向力的反方向对叶轮进行配重,配重后的不平衡质量所产生的离心力约等于该平均值。对质量平衡的叶轮和配重后的叶轮进行静力学分析,同时加载二者各自的水力作用力及质量作用力,发现配重后的叶轮应力和形变都有所减小,轴承上的径向力也随之降低,说明通过叶轮不平衡质量及相位角的控制,可以抵消转子系统部分水力径向力。
[硕士论文] 邹文鹏
动力工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:串并联离心泵因其特殊的双工况状态广泛应用于船舶及消防等领域,其水力性能优化及减振降噪一直是个重要的研究方向,其中泵中的水力部件—叶轮作为实现能量转化的动力部件,对泵整体性能起到决定性作用。
  为了研究串并联离心泵叶轮型式对其水力性能及压力脉动的影响机理,对模型三维造型,并对水体模型进行了网格划分和网格无关性验证。利用数值模拟的方法研究了三种不同叶片型式对串并联离心泵水力性能及压力脉动的影响。并且为了解决串并联泵首、次级叶轮由出口流道管阻不同所造成的两级叶轮偏离设计工况运行的问题,制定了差异化叶轮设计方案,通过串联及并联两种运行工况下与原型叶轮的比较,得到结论如下:
  (1)不同叶轮形式对串并联离心泵水力特性、压力脉动影响明显。扭曲叶轮内部流场均匀稳定,扬程、效率高,水力特性优于其他两种形式,分流式叶轮出口监测点压力波动幅度更低,压力脉动主频峰值更小。
  (2)串并联离心泵首、次级叶轮内部流场及压力脉动特性差异明显且相互影响,工作状态的改变极大影响了叶轮周向的压力波动幅度。
  (3)首、次级叶轮内部流场和压力脉动规律均受到差异化叶轮设计的影响发生了变化,切割次级叶轮可以有效减小两级叶轮流量差异,减小水力损失、提高运行效率,最佳切割量为4~8mm即叶轮直径的的1.5%~3%。切割后次级叶轮出口压力波动幅值减小,主频峰值明显降低。
  (4)最优叶片型式的差异化叶轮设计有效改善了首、次叶轮之间扬程差异与流量偏移,改善两级叶轮的内部流动状态,提高了串并联离心泵整体的效率,叶轮出口监测点压力脉动主频及其倍频处峰值明显降低。对以后串并联离心泵的优化设计有一定参考意义。
[硕士论文] 俞嘉枫
动力工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:串并联离心泵由于其一机多用、占用空间小等特点而普遍运用于船舶领域。作为船舶的重要设备,串并联离心泵的可靠性及稳定性必须得到保证,而泵内部动静干涉引起的压力脉动会直接影响其运行稳定性。因此,本文以串并联离心泵为研究对象,通过对叶轮叶片不等间距及导叶时序的研究,探究动静干涉对串并联离心泵压力脉动的影响特征。
  本文结合CFD技术、模型试验及理论分析,研究叶轮叶片不等距、导叶与隔舌不同相对位置匹配对串并联离心泵水力性能及压力脉动特性的影响。根据其主要设计参数进行过流部件的方案设计、三维建模及网格划分;通过仿真结果与试验数据的对比,验证数值模拟可行性的基础上,对叶轮叶片不等距及导叶位置匹配进行模拟研究;分析关键过流部件参数变化对串并联离心泵水力性能、内部流动特性、压力脉动特性的影响。主要得出以下结论:
  (1)不等间距叶片布置相对等间距叶片布置具有提高效率的作用。额定工况下,在最小角间距为56°时效率最高;最小角间距过小不利于流体的流动,不等距叶片布置的最小角间距应控制在合理范围。
  (2)导叶与隔舌相对位置的改变对串并联离心泵的外特性和并联工况下首次级的流量分布产生较大影响。在额定工况下,并联时相对角度在12°时效率最高;串联时相对角度在30°时效率最高;并联时首级与次级流量比曲线与效率曲线相似,流量变化对效率影响较大。
  (3)不等距叶片布置具有减小主频幅值分散压力脉动的作用。不等距叶片布置方案在导叶内产生新的脉动频率且主频幅值较小,有利于脉动的平稳性;不等距叶片布置方案在导叶内的脉动频率由轴频及叶片数决定而不是由叶频决定;不等距叶片布置方案在最小角间距为56°时蜗壳内脉动幅值分布均匀合理。
  (4)导叶与隔舌相对位置的变化对串并联离心泵的压力脉动产生一定影响。导叶相对位置的变化使叶轮处时域相位发生改变,但对其波动幅度、脉动幅值及频率几乎没有影响;蜗壳及出口处在导叶与隔舌相对角度α=12°时两种工况下监测点的波动幅度与主频幅值较小。
[硕士论文] 曹林松
动力工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:喷水推进是一种应用在船舶、水下滑翔机等领域的特殊推进方式,具有运行平稳、噪音低、操控性能好以及能够在浅水作业等优点,核心部件为喷水推进泵。其运行工况调节方式一般为变流量和变转速两种。而微型喷水推进泵受自身尺寸限制多是通过改变转速来改变其运行工况,且敞口运行状态下喷水推进泵很难运行在设计工况点会造成推力以及效率的下降,影响续航时间;深入研究发现,过流部件结构参数的变化同样会对其推力和效率造成影响。因此,本文开展微型喷水推进泵推力特性及性能优化方面的研究具有重要意义。
  本文采用理论分析、数值模拟和模型试验相结合的方法首先对喷水推进泵在开放式边界条件下进行数值模拟,研究不同转速下推力、出口流量以及内流场的分布情况;然后,分别研究了喷口的截面型线设计方式及叶轮叶片厚度对喷水推进泵水力性能的影响;最后提出了一种新型喷水推进泵推力及流量的测量方法,并搭建试验台对其推力以及出口流量进行测量。得到主要结论如下:
  (1)微型喷水推进泵在敞口运行的状态下,随着转速的增大出口流量以及推力逐渐增大,且在高转速下,推力增长的幅度变大;叶片工作面的表面压力变化明显,高压区范围逐渐扩大。
  (2)相对于其他两种喷口形状,当喷口的截面型线选用带有较大收缩角度的光滑曲线时,推力以及出口流量在各转速下都达到了最大值,在喷口收缩段附近存在局部的高速区,且低湍动能区域范围较大。
  (3)随着叶片厚度的增加,推力以及出口流量先增大后减小,当叶片轮缘相对厚度为4%,轮毂相对厚度为11%时,微型喷水推进泵的推力以及出口流量最大,且叶片的表面压力分布比较均匀。
  (4)各转速下推力以及出口流量的试验值与仿真值的差值均在5%以内,验证了本文的数值模拟是可靠的,同时也说明了本文对微型喷水推进泵推力以及出口流量测量的试验方法是可行的。
[硕士论文] 黄鑫
流体机械及工程 合肥工业大学 2018(学位年度)
摘要:随着国家大力持续地推进节能减排,积极地推行绿色经济与绿色制造,能量回收技术及装置越来越受到人们的重视。液力透平为能量回收装置,高压液体可以通过液力透平做功,将其压力能转换为液力透平的机械能,带动电机对其他机械做功,或者转化为电能,从而降低生产成本,达到节能减排的目的。在液力透平装置中,离心泵反转式液力透平应用较广泛,但也存在着工作不稳定、效率较低、结构强度不足等问题。目前,对于离心泵反转式液力透平的研究几乎都集中在单级单吸式离心泵反转透平上,而对导叶式离心泵及多级离心泵反转式液力透平的研究较少;对于液力透平的叶轮,现阶段的设计仍然采用传统离心泵叶轮的设计方法,而近几年专用透平叶轮开始慢慢出现,对于新出现的前弯叶片式叶轮,还鲜有人研究。
  本文以导叶式液力透平为研究对象,对导叶及叶轮进行优化选型设计,并进行数值模拟分析,以探究导叶、叶轮水力结构的变化对导叶式液力透平性能的影响。以单级导叶式海水淡化泵为研究原型,通过相似换算及速度系数法进行模型化设计,获得研究对象。(1)对导叶式液力透平的导叶数进行研究,设计了3种不同导叶叶片数的液力透平模型,进行定常及非定常数值模拟;(2)对新型前弯式叶片叶轮进行研究,以传统离心泵后弯叶片式叶轮为设计基础,在一定的叶片参数范围内,设计不同叶片数、叶片进口角、叶片出口角以及叶片包角的前弯叶片叶轮,并分别进行数值模拟;(3)对后弯叶片与前弯叶片进行对比分析研究,分别对两种叶型下的液力透平模型进行定常数值模拟与非定常数值模拟。
  通过对不同导叶叶片数下的液力透平数值计算结果进行分析,结果显示:在相同的水头下,7片导叶数模型的效率及回收功率均最大;在相同的流量下,11片导叶数模型的压力脉动幅值最小。
  通过对前弯叶片式液力透平数值计算结果进行分析,结果显示:叶片数对液力透平性能的影响最大,叶片出口角的改变更易引起透平最优工况点的偏移,性能最优的透平模型效率达到76.49%。
  通过对后弯叶片叶轮与前弯叶片叶轮进行对比分析,结果显示:前弯叶片叶轮更适合大水头的运行工况。前弯叶片式液力透平的最高效率要略大于后弯叶片式液力透平,在前弯叶片式液力透平中,导叶成为水力损失最大的过流部件。前弯叶片式透平内部压力脉动在总体上要大于后弯叶片式透平。
[博士论文] 张世顺
先进制造 山东大学 2017(学位年度)
摘要:落料压力机作为机械压力机的一种,因具有成本低、承载能力强和工作效率高等优点,广泛应用于冲孔、落料等切断类工艺,在汽车、家电、航空航天等诸多领域极具应用价值。但是,落料压力机工作过程中会产生较大的反向载荷,导致机身强烈振动并产生噪声,严重影响了落料压力机冲裁质量及工作效率的提高,成为制约落料压力机发展的关键技术难题。
  针对上述问题,本论文围绕落料压力机反向载荷产生机理及控制开展了系统深入的研究工作,取得了具有重要理论和应用价值的原创性成果,研究成果成功应用于华菱星马汽车(集团)股份有限公司JE31-1250落料压力机,本论文主要内容及结论如下:
  提出了一种落料压力机冲裁过程数值模拟方法,建立了板料冲裁过程有限元分析模型,揭示了冲裁过程中最大冲裁力的变化规律,研究了冲裁速度、模具间隙和板料厚度对冲裁力的影响规律,构建了最大冲裁力近似函数。
  研究了落料压力机冲裁过程中板料断裂规律,揭示了反向载荷产生机理。建立了落料压力机运动学及动力学模型,创建了反向载荷求解模型,探讨了反向载荷对滑块及横梁振动加速度、滑块位移、连杆应变的影响规律,发现提高机身刚度并不能降低反向载荷。开展了落料压力机反向载荷测试试验,验证了反向载荷理论求解模型的正确性。
  提出了一种落料压力机反向载荷控制方法,研制了落料压力机液压缓冲装置,消除了落料压力机反向载荷,降低了落料压力机冲裁过程中滑块和横梁的振动加速度,显著提高了冲压件断面质量,攻克了落料压力机冲裁过程中反向载荷大、振动大的关键技术难题。
  开展了落料压力机液压缓冲装置工程应用试验,验证了液压缓冲装置工作的有效性,研究了液压缓冲力对反向载荷的影响规律,确定了液压缓冲装置最佳工作位置,为本论文关键技术在实际生产中的推广应用提供事实依据。
[硕士论文] 吴文均
软件工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在当今及为开放的学习背景下,软件技术、虚拟技术等不断发展以及在教育领域中的应用,虚拟学习环境受到大量学习者的青睐。本文结合当前中职类学生的学习特征以及个性特征,以激发学生学习积极性、帮助学生探索机械基础课程的学习方法为宗旨,基于SolidWorks、3DMAX、Flash等众多软件技术开发机械基础一体化教学、虚拟学习课程。
  传统教学中依靠教师的口头讲述来向学生传授各种概念、知识的基本原理以及课程学习的基本方法,这都很抽象,不满足当下中职类学生的学习特征以及个性特征。而使用一些软件技术创作教学辅助系统,教师和学生一起在辅助教学平台上共同观察、讨论一些关键性问题,让学生自己“置身其中”进行详细观察,大大提高学生的抽象思维能力和自学能力。同时可以建立各种虚拟实验室,可以为教学工作者提供丰富的三维动态模型等教学资源,也可以根据需要随时生成各种“虚拟”设备。当教学大纲、教学内容不断发生改变时,教学辅助系统内容可以不断更新,使实践训练能够及时跟上课程改革的发展。
  本设计以机械各课程内容为基础,根据机械基础课程特征,应用SolidWorks、3DMAX、Flash、等众多软件技术制作三维动画教学素材,最终对所有知识以及教学素材参照机械基础(第三版)框架、结合自身多年的教学经验进行集成,并在此基础上应用VRP(虚拟与现实技术)构建虚拟教学环境,形成辅助教学系统。
  本文研究的理论成果:笔者对机械基础劳动版(第三版)教材作出了全面的分析和教学素材创作,并结合一体化教学理念,从科学性、交互性角度出发开发三维虚拟学习环境,并对技术进行集成,希望为同行提供形象、生动的教学参考。
  本文研究的现实成果:本文研究的机械基础虚拟化课程在所在单位以及其他兄弟学校已大量推广应用,并受到广大师生的一致好评。本设计范围广、制作成套、操作简单,应用平台要求低,便于手机互联网学习。
  研究及应用的结果表明,机械基础虚拟化课程为中职学样的课程改革提供了一点建议,贯彻了一体化教学的理念,为中职学校其他课程的开发提供了参考。同时为学生提供了更加形象生动直观的学习环境,激发了学生的学习积极性,培养了学生自主学习的习惯,弥补了学校硬件、软件的不足。
[硕士论文] 黄然
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:斜盘是轴向柱塞马达的重要部件,支撑着滑靴推动柱塞作轴向运动对缸体柱塞孔内的液体做功,对于柱塞马达可变容积的形成来说是不可缺少的。双侧驱动轴向柱塞马达的新型斜盘机构具有优于普通斜盘的受力情况,但结构更为复杂,对其具体特性需进行相关研究。
  新型斜盘具有多斜面结构,且每个斜面的最大外径应能够保证所对应滑靴的底面与斜盘相接触。分析柱塞及滑靴在斜盘上的运动规律,并以此确定斜盘各斜面的最小几何尺寸;绘制斜盘结构尺寸示意图,根据柱塞、滑靴、转动轴等相关尺寸关系,给出斜盘各斜面边界的数学表达式,并通过计算实例进行说明。
  在对新型斜盘进行结构设计的基础上,对其承受的来自柱塞与滑靴组件的作用力矩、摩擦力矩以及斜盘本身存在的偏心力矩进行具体分析并给出计算公式。在不考虑外部因素如驱动压力、流量脉动、泄漏量等的影响,只考虑配流盘结构形式对液压力所引起的斜盘与缸体之间的作用力与力矩的影响时,对扭矩特性进行更深入的分析,给出理想情况、只考虑三角槽、考虑三角槽及闭死角三种瞬态扭矩计算公式,利用MATLAB分析每排柱塞数均为奇数或偶数时的扭矩特性,并分析闭死角对扭矩特性的影响。
  利用AMESim对双侧驱动轴向柱塞马达进行液压建模,并根据MATLAB仿真分析结果进行模型参数设置,同时建立普通轴向柱塞马达系统仿真模型,对两者启动特性进行对比分析。在了解双侧驱动轴向柱塞马达启动特性的基础上,从不同排量比、不同排量、不同负载惯量三个方面对启动时斜盘机构处的力矩响应进行仿真分析。
  论文对斜盘机构的结构设计、力矩分析及启动特性进行了分析,研究结果对双侧驱动轴向柱塞马达整体结构的设计与性能优化提供了参考依据。
[硕士论文] 周志明
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:永磁涡流传动装置在工作过程中由于涡流而产生热量,热量的积聚会导致导体盘温度升高,对于矿井下工作安全性有很大威胁,且由于主从动盘工作气隙小,积聚的温度通过热对流传递给永磁体,而导致永磁体温度升高退磁失效。除了风冷、水冷、油冷等强迫对流方式以外,肋片散热器是永磁涡流传动装置广泛采用的有效散热一种方式,而肋片散热器由于性能稳定、散热性能好且花费低而倍受欢迎。以前的大量研究主要集中在水平放置,强迫对流的矩形直肋散热片,弧肋的散热面积更大,散热效果更好,本文的工作对此进行了扩展和深入探究,讨论和分析了自然对流状态下竖直均布在导体盘上的弧形散热片布置位置和尺寸的大小对于散热性能的影响。并用ANSYS仿真分析,最后通过实验验证。
  采用最小熵产理论,进行公式推导与计算,提出了对散热片的机构几何尺寸中肋片高度H,起终止点与导体盘心连线的夹角α,起终止点连线作为弦长的肋弧所对应的圆心角β,肋片前后两平行弧面间距s,肋片个数n作为热阻的自变量,熵产率Q为目标函数进行分析设计。先利用实验台常量参数计算出导体铜盘的温度作为热源,然后利用MATLAB进行最优化参数设计,计算出合理设计尺寸范围内弧形肋片在最佳散热性能阻情况下所对应的设计尺寸,再结合实际工况改善进行SolidWorks建模,利用Fluent的流固耦合模块进行有限元仿真,验证分析在弧形肋片最优设计情况下的散热效果、安全性以及永磁体的工作最高温度。此外,在MATLAB分析时,本文还就各变量尺寸与散热性能的相关性的变化趋势进行了分析与说明,为实际工况下兼顾性价比时,弧形肋片尺寸与布置的选择提供了理论依据;在Fluent分析时,加入了温度场分析,为额外设置流体冷却系辅助散热提供了尺寸及布置位置的依据。最后,作为验证数值模拟结果正确性的手段,本文给出相应的实验设计方案,并对后续研究工作提出了建议。
  对于永磁涡流传动装置大功率情况下的不规则散热片,以最小热源为指导思想进行最优化散热的研究设计,提出了MATLAB参数优化及相关性分析、Fluent流固耦合分析与实验台验证相结合的优化方式,为其他辅助散热系的设计提供了一定的理论依据,为弧形散热片在矿井下的永磁涡流传动装置散热系统中的推广应用,以及保证更大功率的磁力软启动的安全性和可靠性提供了实验设计基础。
[硕士论文] 鲍焱
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:超磁致伸缩驱动器(Giant magnetostrictive actuator,简称GMA)具有响应速度快、应变量大、输出力大等优点,能够实现电磁能和机械能或电磁信息和机械位移信息之间相互转换,是微位移驱动器、液压元件和振动控制的重要驱动元件。但超磁致伸缩驱动器具有磁滞非线性特性,限制了超磁致伸缩驱动器的应用范围。因此,对超磁致伸缩驱动器进行结构优化及其磁滞非线性的建模分析,无论在理论和实际工程应用方面都具有重要意义。
  本文以超磁致伸缩驱动器为研究对象,对预压应力装置、温度补偿系统、磁场结构进行优化设计并仿真分析。采用ANSYS有限元软件对预压力装置进行静力学及模态分析,找出了驱动器的工作频率区间;分析了温度补偿系统的散热性能,表明所设计的温度补偿系统具有良好的降温效果;建立了磁场结构的磁路模型,并采用有限元法对其进行仿真分析,表明了建立的磁路模型是准确的;建立了超磁致伸缩驱动器的磁滞模型,并基于Jiles-Atherton模型建立了GMA的输出力等效模型。
  研究结果表明:设计的新型的预压应力装置承受最大应力达955MPa,其一阶谐振频率为269.46Hz,其值小于GMA的工作频率,对GMA产生影响较小;无温度补偿装置时,GMM棒上的最高温度为65.369℃,当采用温度补偿系统时温度保持为23.753℃,表明设计的温度补偿系统具有良好的降温性能;当仅有驱动线圈时,GMA内部的磁通密度分布不均匀,最大磁通密度为4.7×10-4T,当在GMM棒两端加入导磁块时,GMA内部的磁场分布明显均匀,最大磁通密度为6.11×10-4T,当加入外套筒形成闭合磁路时,GMA内部的最大磁通密度增大到6.77×10-4T,表明所设计的磁场结构导磁性能好;基于Jiles-Atherton模型,建立了等效力学模型,并得出了在激励磁场的作用下,GMA的输出位移随时间的变化曲线,有效模拟出了GMA的磁滞非线性特性;分析了不同偏置磁场强度、饱和磁化强度以及外部等效质量、刚度、阻尼因素对GMA输出性能的影响,得出了当偏置磁场增大时,GMA的响应幅值减小,当饱和磁化强度、外部等效质量、刚度、阻尼增大时,GMA的滞回环面积减小。
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