2012, 43(4):1-5,14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.001
摘要:通过对汽车电子稳定程序ESP的液压执行单元内部柱塞泵结构的研究,提出一种在无背压条件下,实现柱塞泵主动增压的设计方法。借助AMESim软件对ESP液压执行单元的柱塞泵结构参数进行仿真,分析了泵流量、电动机转速对增压速度的影响,利于ESP进行硬件匹配时,确定相应的泵流量和电动机选型。台架试验证明,能实现ESP液压执行单元柱塞泵的主动增压功能。
2012, 43(4):6-9,136. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.002
摘要:建立了半主动空气悬架系统数学模型,设计了可调阻尼减振器、半主动悬架控制器以及台架试验系统。在仿真的基础上,进行了可调阻尼减振器试验与半主动空气悬架系统1/4模型台架试验,分析了半主动空气悬架及其控制系统对车辆动态性能的影响,计算和试验结果基本吻合,提高了车辆的乘坐舒适性。
李胜 , 宋大凤 , 曾小华 , 贺辉 , 聂利卫 , 王继新
2012, 43(4):10-14. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.003
摘要:在传统重型车辆上,增加一套由泵和马达等组成的轮毂马达液压驱动系统,使其由原来的两轮驱动变成四轮驱动,对该系统的结构原理与工作模式进行了分析,研究建立了该系统的动力学理论方程, 使用Matlab/Simulink和 AMESim软件分别建立系统的机械动力系统和液压系统模型,并进行车辆牵引力及爬坡性能的联合仿真。仿真结果表明:使用液压轮毂驱动系统后,车辆牵引力提高了13.4%,爬坡度提高了14.4%,整车通过性得到明显提高。
2012, 43(4):15-19. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.004
摘要:为了提高车身设计的效率,提出了一种车身有限元模型自由变形设计方法。首先,生成的车身有限元模型是由空间六面体、五面体和四面体单元组成的控制参数体;然后,建立有限元模型和控制参数体的等参变换关系,而后通过对控制参数体的形状改变来驱动有限元模型的变体设计。通过给出的等参变换及其逆变换关系,算法避免了已有自由变形算法的局部坐标参数化的计算费时问题。通过对某车身有限元模型的数值模拟测试,验证了算法的可用性和有效性。
2012, 43(4):20-25,131. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.005
摘要:针对机理建模存在未建模动态及其参数辨识难的问题,采用由分段非线性模块、线性时不变动态模块及间隙非线性模块串联组成的Pseudo-Hammerstein-Wiener模型来描述挖掘臂电液伺服系统。利用关键变量分离原理将系统模型化解为最小二乘格式,再采用带中间变量估计的改进递推最小二乘算法进行辨识。实验表明,辨识所得Pseudo-Hammerstein-Wiener模型能很好地逼近实际系统,误差比Hammerstein及线性模型分别减少29%及68%。
邱威 , 丁为民 , 汪小旵 , 龚艳 , 张晓辛 , 吕晓兰
2012, 43(4):26-30,44. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.006
摘要:针对现代果园低矮密植的种植特点,设计了3WZ-700型自走式果园风送定向喷雾机。通过理论计算和虚拟样机技术,完成整机结构设计和各关键部件技术参数的确定。设计了适应于低矮密植果园的圆环双流道风送雾化装置,确定叶轮直径0.7m、出风口宽度0.13 m。实现风机转速0~2000 r/min的无级变速。田间试验结果表明,树膛内部枝叶正、反面雾滴附着率分别为61.22%、20.90%;树膛外部枝叶正、反面雾滴附着率分别为77.22%、37.17%;作业效率为1.02 hm2/h。
2012, 43(4):31-36. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.007
摘要:针对篱壁式种植葡萄缺乏病虫害防治专业施药机具,农药利用率低等问题,设计了能够将未沉积在靶标上的农药雾滴截留回收再利用的“Π”型循环喷雾机,并测试了该喷雾机的药液回收率与冠层中药液沉积分布状态。结果显示:两侧喷杆交错喷雾和喷头上仰能够提高药液回收率44.0%和18.4%,并能够增加冠层内部与叶片背面药液沉积量。栅格端面罩盖能够有效改变气流方向,提高药液回收率10%以上。
2012, 43(4):37-39,125. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.008
摘要:为适应篱架型作物病虫害防治要求,研制了能够将未沉积在靶标上的农药雾滴截留回收再利用的循环喷雾机,并与传统果园风送喷雾机进行了防飘性能对比试验。结果表明:在作业行下风向,“Π”型循环喷雾机空中飘失的药液比传统果园风送喷雾机减少了97.9%;在飘失距离内的地面飘失量比常规果园风送喷雾机减少了99.3%。
2012, 43(4):40-44. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.009
摘要:基于脉宽调制(PWM)的变量喷雾控制中,尤其对喷头进行独立控制时,喷头流量模型不可或缺。设计了能够精确控制喷雾压力,便捷设定PWM参数的试验平台,并使用该平台进行了二次回归正交试验,针对TEEJET AITXA 8002型、8003型和8004型喷头分别建立了喷头流量模型。参数检验和失拟检验表明喷头流量模型合适。模型普适性试验表明, 8002型喷头模型最大相对误差为7.05%,最小相对误差为0.14%;8003型喷头模型最大相对误差为7.27%,最小相对误差为0.31%;8004型喷头模型最大相对误差为7.94%,最小相对误差为0.71%;模型计算流量和实际测量流量具有很好的一致性。
袁雪 , 祁力钧 , 王虎 , 黄世凯 , 冀荣华 , 张建华
2012, 43(4):45-50,54. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.010
摘要:设计了具有喷头变速摇摆功能和自动进、排药功能的温室摇摆式变量弥雾机。为验证和优化喷雾机的施药效果,以喷雾流量、喷雾距离、喷雾机行走速度和喷头摆动速度为自变量,雾滴分布变异系数为响应值,根据Box-Behnken试验设计原理,采用四因素三水平响应面分析方法,并利用Design-Expert软件建立数学模型,对各因素及其交互作用进行分析。结果表明:4个因素的影响显著性由大到小依次为:喷头摆动速度、喷雾机行走速度、喷雾距离、喷雾流量;喷雾机的最佳喷雾参数为:喷雾流量185mL/min、喷雾距离2m、喷雾机行走速度8cm/s和喷头摆动速度5(°)/s,此时雾滴分布变异系数为1.632%。
2012, 43(4):51-54. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.011
摘要:针对机械式排种器易发生堵塞造成漏播的问题,设计了一种内充气吹式油菜精量排种器。以ANSYS/CFX为工具建立气室流场仿真模型,以气室有无平衡出气孔为试验因素,对气室内气流场进行了仿真分析。仿真结果表明,有平衡气孔的气室压力波动比无平衡气孔小93 Pa。台架试验表明,无气吹作用、无平衡气孔气室气吹作用和有平衡气孔气室气吹作用3种状态下,漏播指数分别为14.4%、4.4%和2.4%,排种器的合格指数分别为66.8%、78.4%和82.0%,在气吹作用下排种器堵塞漏播问题得到明显改善。
2012, 43(4):55-59. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.012
摘要:在行星架转速110 r/min、液泵压力0.3 MPa、分配器阀芯孔直径3 mm和喷肥针孔直径2 mm的条件下,采用高速摄像对扎穴机构扎穴和喷肥工作过程进行拍摄。借助高速摄像及图像处理技术对扎穴和喷肥的运动规律进行分析后得出:喷肥针入土后开始喷肥到离土前停止喷肥的时间为0.1 s、液态肥施肥损失率为0.48%、喷肥针真实运动轨迹宽度变化256 mm和高度变化502 mm。结果表明:扎穴机构扎穴过程和喷肥过程具有较好的同步性,且施肥损失率远小于3.5%的作业要求。
2012, 43(4):60-65. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.013
摘要:为了解决整秆式甘蔗收获机剥叶过程由于多根喂入和带尾部剥叶造成含杂率和折断率高的问题,设计了弹性齿滚筒式甘蔗剥叶装置,阐述了喂入、输出滚筒和剥叶滚筒的结构和剥叶原理,确定了主要部件的结构参数。通过四因素三水平正交试验研究剥叶元件弹性齿角度、剥叶滚筒中心距、剥叶滚筒转速和喂入、输出滚筒转速等4个因素对含杂率、茎秆折断率和断尾率的影响和最优参数组合,在此基础上进行综合剥叶试验。结果表明,最优参数组合为:剥叶元件弹性齿角度90°、剥叶滚筒中心距310 mm、剥叶滚筒转速700 r/min和喂入、输出滚筒转速150 r/min。甘蔗单根连续喂入319.19 kg,含杂率为1.56%、茎秆折断率为20.45%、断尾率为65.97%;3~5根连续喂入274.52 kg,相应的剥叶指标依次为2.38%、25.93%和75.59%。
2012, 43(4):70-74,112. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.015
摘要:为解决传统振动筛分装置不能实现多维振动的问题,设计了基于并联机构的多维振动筛分试验台,试验台以全解耦型多维主体激振机构为核心,采用大功率直线电动机为直线往复振动的动力源,传动链短,机械结构和运动参数的调整简单便捷,可获得多个工况下物料颗粒的筛分性能指标以及物料在筛面上的运动规律。试验台以计算机和PMAC控制卡作为硬件控制系统的核心,测控软件系统可以对试验过程中工作部件的振幅、速度、频率、扭矩和功率等参数进行实时采集、显示、处理与分析,为多维振动筛分设备的设计提供了依据。
陈应泉 , 杨海平 , 朱波 , 郝宏蒙 , 王贤华 , 陈汉平
2012, 43(4):75-82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.016
摘要:农业秸秆由于含水量高、能量密度低、不易储存等缺点,限制了其规模化应用。以稻秆、棉秆等典型秸秆为研究对象,采用固定床反应器研究了秸秆的烘焙及其对秸秆物化特性的影响。结果表明:烘焙后农业秸秆表观体积明显缩小,粒度分布更加均一化,可磨性能得到显著提升;固体含氧官能团数量减少,同时固定碳含量显著提升,氧含量明显降低,发热量明显提高;然而烘焙后质量产率和能量产率均有所降低,但能量产率始终优于质量产率。烘焙有利于秸秆能源特性的提高和物化特性的改善,对提高生物质品质有积极的作用。
2012, 43(4):83-87,82. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.017
摘要:基于已有文献实验数据,建立了木屑和煤、稻壳和煤混合压缩成型过程LS-SVM模型。结果表明,两种模型预测值与实验值相对误差最大值分别为3.46%、5.83%,两类型煤混合压缩成型过程具有较好的模拟效果。在此基础上设计拟合了两类型煤混合压缩成型过程多目标优化目标函数,寻优分别得到木屑、稻壳与煤混合型煤压缩成型过程Pareto最优解集。依据生物质固体成型燃料标准和生物质型煤综合性能CV值,进一步从Pareto最优解集中选出了对木屑和煤、稻壳和煤混合型煤不同指标要求下的压缩成型工艺过程运行工况的优化目标值。
杨培周 , 郑志 , 罗水忠 , 姜绍通 , 陈淼林 , 高书蕊
2012, 43(4):88-92. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.018
摘要:研究了酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母对油菜秸秆稀酸水解抑制物糠醛、5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸的耐受性。酿酒酵母能够耐受分别含有2 g/L糠醛、2 g/L 5-羟甲基糠醛和8 g/L乙酰丙酸的葡萄糖发酵液;分别含有2 g/L糠醛、2 g/L 5-羟甲基糠醛和8 g/L乙酰丙酸的木糖发酵液严重抑制嗜鞣管囊酵母发酵木糖产乙醇。在含有2 g/L糠醛的葡萄糖发酵液中,酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母的乙醇质量浓度分别为对照的85.05%和46.70%,而在以木糖为底物的发酵液中,嗜鞣管囊酵母的乙醇质量浓度为对照的12.40%。油菜秸秆水解液能够有效缓解2 g/L糠醛对酿酒酵母和嗜鞣管囊酵母产乙醇的抑制,乙醇质量浓度分别为对照的98.40%和91.00%。研究结果表明,酿酒酵母对抑制物糠醛、5-羟甲基糠醛和乙酰丙酸的耐受性高于嗜鞣管囊酵母。
2012, 43(4):93-99,118. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.019
摘要:膜滤方法浓缩沼液成为商品化液体有机肥工艺中,超滤膜堵塞现象严重。采用氯化铁、硫酸亚铁、硫酸铝、硫酸铝钾、硅酸钠和聚合氯化铝6种常见无机混凝剂,通过在线混凝-超滤的试验方法预处理沼液,研究其对超滤膜通量的影响。试验分2组进行,分别优选了最佳混凝剂及其最优投加量。研究结果表明:氯化铁效果最优,用量最省,在质量浓度8 g/L时可增加原水稳定通量14.38倍,用量仅为同等效果聚合氯化铝的1/3;随着氯化铁投加量的增加,相对通量呈现先增后降的趋势,并在质量浓度10 g/L处达到峰值,这与混凝过程中的再稳现象密切相关;综合考虑通量改善效果、污染物去除率和混凝剂用量等因素,认为投加氯化铁质量浓度8 g/L最佳。
2012, 43(4):100-105,142. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.020
摘要:以猪粪为堆肥原材料,以玉米秸秆粉为调理剂,并添加干质量分数为0、2.5%、5.0%、7.5%和10%的粉煤灰进行90 d好氧堆肥,研究不同用量粉煤灰对猪粪堆肥过程中养分转化的影响。结果表明:添加粉煤灰能提高堆体的pH值,但在后期对电导率(EC)的增加有一定的抑制;碳氮比随着堆肥时间的延长而降低,而总氮(TN)则相反;当粉煤灰质量分数达10%时,在60d后堆体TN明显降低;添加粉煤灰对NH+4-N无明显影响,而所有添加粉煤灰均会抑制堆肥中NO3-N 的生成,且与粉煤灰用量呈正相关;添加粉煤灰对总磷(TP)和总钾(TK)的影响不大,但会抑制雪里蕻根部的生长。结合发芽率试验结果可以认为,90 d的试验中所添加的粉煤灰对猪粪堆肥的腐熟没有影响。
2012, 43(4):119-125. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.023
摘要:为提高豆渣的利用率、拓宽豆渣在食品工业中的应用范围,研究了豆渣-玉米粉挤压膨化加工后所得分散体系的流变特性。分别考察了加工温度、喂料含水率和豆渣添加量对挤压产品分散体系流变特性的影响,并从频率扫描试验和蠕变及蠕变回复试验对豆渣-玉米糊进行了动态流变特性研究。频率扫描试验得到豆渣-玉米糊的流变特性符合幂律模型,蠕变及蠕变回复试验表明其蠕变特性符合伯格斯模型,且均拟合较好。
王瑾 , 李树君 , 林亚玲 , 杨延辰 , 赵庆亮 , 韩清华
2012, 43(4):126-131. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.024
摘要:以辊式布料的单滚筒干燥机为对象进行南瓜浆滚筒干燥试验,探讨了滚筒干燥过程中物料的干燥动力学特性及其干燥动力学模型。根据物料的状态将滚筒干燥过程分为浆状和膜状两个阶段,测定了不同蒸气压力下物料的含水率,分析了干燥速率随蒸气压力和时间的变化规律。结果表明:物料中的水分大部分在浆状区中蒸发,蒸气压力越高,干燥速率越快;物料在膜状区中为降速干燥阶段,蒸气压力越高膜状区起始含水率越低,起始阶段的干燥速率越慢,干燥速率下降也越慢,干燥时间越短。膜状区物料含水率的试验数据与主要薄层干燥模型进行拟合,Midilli-Kucuk模型可以很好地预测南瓜浆滚筒干燥的动力学特性。
2012, 43(4):137-142. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.026
摘要:为了探讨与禽蛋大小头自动定向排列机理相关的基本特征参数分布和估算模型,测定了禽蛋的几何尺寸、质心位置、体积和质量,研究了禽蛋几何尺寸与体积、质量的关系。结果表明,禽蛋的几何尺寸和质量都呈正态分布;禽蛋质心位于禽蛋长径中点处,相对于长径与短径交点向小头侧偏移3~5mm,质心位置称重法优于支撑法;用标准椭球体体积计算方法估算的3种禽蛋体积与实测体积相关性均在0.94以上;禽蛋质量与禽蛋估算体积的相关性优于与长径、短径、蛋形指数、禽蛋长径处椭圆面积的三元和一元线性回归,3种禽蛋质量模型的相关系数均在0.95以上。
2012, 43(4):143-147,155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.027
摘要:应用支持向量机(SVM)通过色差值对番茄果实番茄红素含量预测进行建模,解决预测过程受影响因素多、参数互相关联、难以建立精确模型问题。为提高预测精度,将SVM参数选择和输入变量的选取看作组合优化问题,通过赤池信息准则(AIC)构造组合目标优化函数,采用粒子群算法(PSO)进行目标函数搜索,提高了搜索效率。对采后储藏不同成熟度番茄进行的测量表明,所提预测建模算法在番茄红素的预测中具有良好的性能,为番茄红素的便捷、无破坏性测量提供了一种方法。
2012, 43(4):148-155. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.028
摘要:为探讨油茶籽糖蛋白的最优提取工艺及抗氧化活性,在单因素试验基础上采用响应面法对提取油茶糖蛋白的关键参数进行了优化。同时以维生素C作为对照,采用4种不同方法考察了油茶籽糖蛋白的抗氧化性能。结果表明,油茶籽糖蛋白的最佳提取工艺条件为:浸提时间8.81h、提取盐浓度0.12mol/L、pH值8.77和液料比11.62mL/g,在此条件下蛋白得率为8.76%,糖得率为10.14%。抗氧化试验表明,油茶籽糖蛋白能显著清除DPPH、羟基自由基和超氧阴离子自由基,具备一定的还原能力。
2012, 43(4):156-161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.029
摘要:为达到精确控制温室环境因子的目的,提出一种基于计算流体力学(CFD)模拟模型的试验设计(DOE)优化控制系统,通过正交试验设计,在尽可能少的CFD求解次数下,获得环境因子控制的最优组合;以温度场控制为例,通过引入均匀性评价指标,以CFD为计算工具不断改变控制输入的组合,使该指标达到极小,从而在原有温度定值控制基础上,使温室作物温度生长的局部差异减小,提高温室综合生产效率;最后以试验实例给出了这种方法求解的基本过程,结果表明优化后的效果明显,控制组合方式易于获得。
代秋芳 , 洪添胜 , 宋淑然 , 张锦炀 , 阮耀灿 , 张丞
2012, 43(4):162-167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.030
摘要:为解决果园泵房偏僻、难以防盗且需人工操作灌溉与喷雾设备的问题,设计了果园泵房智能监控系统。该系统以单片机为核心,结合双音多频远程数据传输技术,实现了电话拨号报警和远程控制两大功能。在选定果园对系统进行实地测试,系统功能成功率为96.5%,报警平均响应时间为4.58 s,远程控制平均响应时间为23.27 s,每次通信成本为通话费用。试验结果表明,该系统能实现其设计功能,满足果园泵房内防盗和远程控制灌溉与喷雾设备的要求。
2012, 43(4):168-172,161. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.031
摘要:为研究微孔散热条件下,多孔毛管沿程温度分布规律、温室冠层以下空间的垂直温度梯度及其与主要影响因素之间的关系,构建了多孔毛管温室空间热风增温实验系统。对多孔毛管进行保温围护,以毛管进口温度、进风压力、出风孔径等为实验参数,采集毛管前端孔口、中间孔口与末端孔口围护空间内温度数据,分析其在毛管沿程方向上和垂直空间内的分布规律。实验结果表明,毛管沿程出风孔口围护空间温升略有降低;垂直空间内温升呈先上升后下降的驼峰状变化趋势。不同进口温度、进风压力条件下,构建的热风增温系统可以使围护空间内距地面800~1200 mm高度空间内的温度升高2.5~6.2℃。
顾宝兴 , 姬长英 , 王海青 , 田光兆 , 郑青根 , 王玲
2012, 43(4):173-178,187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.032
摘要:研制了一种作为农田智能化作业前提和基础的农用履带式智能移动平台。该平台主要包括机械系统和控制系统。移动平台能够实现田间自主导航,且具有一定的开放性,可满足农田多种智能化作业的要求。用VC++6.0编写了自主导航控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了导航实验。结果表明:在组合导航模式下,该智能移动平台自主导航性能稳定,直线路径最大跟踪误差为0.05 m,曲线路径最大跟踪误差为0.11 m。
2012, 43(4):179-182,187. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.033
摘要:为实现移动机器人在果园非结构化环境下的自动行走,对果园移动机器人在复杂环境中的导航控制进行了研究。利用激光扫描获取果树位置信息,提出了一种果园环境下曲线导航路径的拟合算法;构建了以横向偏差和航向偏差为输入的模糊控制器;实现了移动机器人在曲线路径中的自动行走。机器人以0.54 m/s的速度沿正弦曲线行走,最大横向偏差为0.40 m,平均偏差为0.12 m。试验结果表明该系统路径拟合和导航控制算法性能良好。
2012, 43(4):188-192. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.035
摘要:为快速有效地识别玉米种子纯度,针对玉米种子图像特征,对玉米种子的图像处理方法和聚类算法进行研究,提出一种基于最远优先遍历的DBSCAN玉米种子纯度识别算法。该方法首先提取玉米种子冠部核心区域的RGB、HIS和Lab种颜色模型特征参数,选取H、S、B作为识别向量;其次通过最远优先遍历算法剔除密度差异特征向量边缘异常散点;最后采用DBSCAN算法进行密度聚类。实验结果表明,该方法玉米纯度识别正确率达93.3%。
2012, 43(4):193-196,167. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.036
摘要:设计了基于可见光-近红外计算机视觉的储粮活虫检测系统,该系统主要由粮虫自动分离子系统、粮虫传输子系统、光照箱、图像采集子系统4部分组成。粮虫自动分离子系统可从粮食样本中快速、有效地分离出粮虫,并进行自动除尘;粮虫传输子系统可准确接收筛下物,并输送采集盒到图像视觉采集部分的正下方以供图像采集;光照箱可为采集盒中的筛下物提供均匀的可见光-近红外波段的漫反射光;图像采集子系统可同时采集筛下物的近红外图像和可见光图像。系统对危害严重的9类储粮活虫的筛分率达到96.06%。实验验证了该系统的可行性。
2012, 43(4):197-201. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.037
摘要:为了克服传统电液变频系统响应速度慢的缺点,设计了一种基于能量调节的电液变频调速系统,系统中带有能量调节装置,该装置能够在系统减速时吸收多余的能量,而在系统加速时释放储存的能量,从而加快系统响应速度。进行了3种液压调速方式的对比实验,实验表明,本系统能够在加速和减速时都拥有很好的动态特性,接近节流调速系统;并且具有良好的功率匹配特性,节流及溢流损失很小,甚至低于传统的电液变频调速系统。
2012, 43(4):202-207. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.038
摘要:在考虑微凸体间的相互作用及摩擦界面摩擦热流耦合等影响基础上,建立一具有三维分形特性粗糙表面/理想平面接触的热力耦合模型,运用有限元软件ANSYS中的非线性有限元多物理场方法,数值模拟并分析了弹性粗糙实体/理想平面刚性体(E/R)、弹塑性粗糙实体/理想平面刚性体(P/R)的摩擦滑动过程,揭示了粗糙表面不同变形特性下粗糙实体摩擦热、接触压力与接触面积的变化规律。发现在匀速滑动过程中,摩擦表面最高接触温度在波动中缓慢上升,而最大接触压力和接触面积则在一定范围内波动。弹性接触(E/R)中接触压力、摩擦温度比弹塑性接触(P/R)大,而接触面积则小很多。在分析摩擦过程中粗糙实体热、力问题时,考虑粗糙接触体的弹塑性变形对结果有较大的影响。
2012, 43(4):208-211. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.039
摘要:以受预应力直梁无阻尼模态作为Galerkin映射的谱函数,求解静电-非线性梁耦合微器件的动力学问题。对器件的Pull-in吸合和释放动态过程进行仿真,将结果与有限元结果和已有文献的结果比较来验证模型的有效性,研究表明:用这一方法建立的模型不仅能够对不同载荷情况进行多次快速仿真,也能够对不同几何参数和材料参数的同类型器件进行快速计算,仿真精度高且减少了计算费用。
2012, 43(4):212-215,207. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.040
摘要:提出了将空间三维转动3-SPS-S并联机构作为隧道管片安装机器人的微调机构,对该机构进行了运动学性能分析。在建立机构运动学模型,求解机构的位置逆解及其雅可比矩阵基础上,建立了局部刚度、局部灵活度和驱动性能3项性能评价指标。结合具体应用对该机构进行了运动性能评价。分析结果表明该机构具有良好的运动性能,能满足工程需要。
2012, 43(4):221-224,220. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.042
摘要:以六棱锥式并联机器人为研究对象,采用拉格朗日法建立机构动力学模型,结合直线电动机设计原理,获得驱动电流与任务轨迹之间变化的对应关系。基于遗传算法以瞬时动能最小为优化目标对电动机驱动力进行优化,优化后能耗较非冗余任务能耗降低了47.6%。进行了样机冗余任务轨迹实验,实验结果表明电流变化与仿真结果吻合,验证了优化方法的可行性和合理性。
2012, 43(4):225-229,234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.043
摘要:提出了基于轨迹、速度和加速度多目标设计要求的六连杆机构轨迹综合优化设计方法。利用傅里叶级数理论,建立了六连杆机构运动轨迹的精确数学表达式,并推导出了滑块速度和加速度计算公式。根据机构工程化设计约束条件,以与给定轨迹上对应运动点的轨迹、速度、加速度差值最小和机构高度最小为优化目标,建立了压力机六连杆机构优化设计数学模型,采用惩罚函数和复合形相结合的优化算法进行求解,获得了与给定轨迹逼近程度较高以及机构参数合理的六连杆机构。通过实例,验证了设计方法的正确性和有效性。
2012, 43(4):230-234. DOI: 10.6041/j.issn.1000-1298.2012.04.044
摘要:设计了一种微米级切削加工的微位移刀架,该刀架可满足数控车床精密加工的需要。该刀架以压电微位移致动器为动力源,以双平行四杆柔性铰链为弹性导轨,以最大输出位移为主要参数,设计了微位移刀架的结构,计算和选择了微位移刀架的结构参数。通过理论建模和有限元分析,对该铰链机构的系统刚度进行了计算,并对二维微位移刀架的输出位移进行实验测试。实验结果表明:理论计算结果、有限元仿真计算结果与实验测试数据吻合,验证了设计方法的可行性。
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