关键词： 铁路   工务养路   机械动力设备   管理  

摘要： 随着工务维修机械化程度的提高，良好的机械设备性能则成为提高工务作业效率和作业质量的重要保障。只有总结养路机械管、用、养、修的经验，改善现有的机械设备管理模式，提升设备性能才能适应铁路工务维修模式的改革。本文分析了铁路工务养路机械动力设备管理。

关键词： Internal friction grain boundaries   gold alloy   molecular dynamics  

摘要： Different Au-Ag-Cu samples have been studied by mechanical spectroscopy. Both polycrystals and bi-crystals show a relaxation peak at 800 K, accompanied by an elastic modulus change. Since this peak is absent in single crystals it is related to the presence of grain boundaries. Molecular dynamics simulations reveal two microscopic mechanisms, when a shear stress is applied onto a Sigma 5 grain boundary: at 700 K, the boundary migrates perpendicularly to the boundary plane under an external stress. At 1000 K, only sliding at the boundary is observed. These two mechanisms acting in different temperature intervals are used to model the mechanic response of a polycrystal under an applied stress. The models yield expressions for the relaxation strength Delta and for the relaxation time tau as a function of the grain size. A comparison with the mechanical spectroscopy measurements of polycrystals and the bi-crystals show that the grain boundary sliding model reproduces correctly the characteristics of the grain boundary peak.

关键词： 工程机械动力舱   散热系统   优化设计   数值仿真  

摘要： 工程机械动力舱结构复杂、热源多，散热问题非常突出。随着工程机械行业的迅速发展，工程机械生产商不断地提高其产品的舒适性和可靠性，这对工程机械的散热又提出了更大的挑战。本文以某型装载机为研究对象，采用CFD数值仿真的方法对冷却风扇以及动力舱流场与温度场进行研究。建立了冷却风扇风道模型，通过分析冷却风扇结构参数对性能的影响，对冷却风扇进行优化设计。建立了两种不同吹风方式的冷却风扇风室模型，分析了冷却风扇与散热器之间的距离匹配关系。建立了动力舱内流场与温度场的数值仿真模型，分析流场与温度场的分布，以抑制回流、增大通风量为目标，对动力舱内挡板、导风罩进行结构改进，并更换新风扇，实现了流场与温度场的优化。　　本文的具体工作如下:　　1、建立了冷却风扇风道数值仿真模型。在风道模型中对原冷却风扇的性能进行了仿真计算，并对其性能做出评价。　　2、以提高冷却风扇流量为目标，对冷却风扇进行了优化设计。从设计的诸多风扇中优选出了性能最好的冷却风扇作为优化后的新风扇，为冷却风扇的优化设计提供了参考。　　3、建立了吸风式和吹风式两种不同吹风扇方式下的冷却风扇风室模型，以冷却风扇风室模型出口风量为评价指标，分析了吸风式和吹风式两种形式下冷却风扇与散热器之间的距离匹配关系。　　4、建立了动力舱流场与温度场数值仿真模型，利用FLUENT对数值仿真模型进行计算，分析了动力舱流场与温度场的分布规律，并将动力舱流场与温度场的仿真分析结果与整车试验结果进行对比分析，验证了数值仿真模型的准确性。　　5、针对流场与温度场的分析结论，提出了优化方案，重新建立了优化模型进行仿真分析。对比原模型与优化模型的仿真计算结果，发现原模型中存在的回流、涡流现象被抑制，动力舱内最高温度下降了7K。

关键词： LabVIEW   船舶动力机械   RS-485   3G无线通信   数据标准  

摘要： 随着通信技术、计算机技术与网络技术的的迅猛发展,船舶系统的自动化程度越来越高,而船舶动力机械监测系统作为船舶自动化的重要组成部分,是船舶安全航行的必要保障。本文以航标船的动力机械为研究对象,综合运用虚拟仪器技术、信号采集处理技术、数据库技术、3G无线通信技术等,研究和设计了船舶动力机械监测系统。相关研究对于将虚拟仪器技术应用于船舶监测领域、利用现场总线进行工业现场监测的组网方式以及无线通信技术的合理应用等具有理论指导意义,对于保证航标船航行安全、促进航道维护等具有实际意义。本文的主要研究工作如下:①阐述了船舶动力机械监测系统的发展和国内外研究现状,分析和探讨了虚拟仪器应用于船舶动力机械监测系统的可行性,并提出了基于Lab VIEW的船舶动力机械监测系统。②研究分析了RS-485总线进行现场监测的组网方式,采用星型结构的RS-485总线组网方式,完成现场监测系统的信号采集、数据处理、数据分析与显示。研究无线通信方式,对比分析了GSM、GPRS、3G无线移动通信技术,采用3G无线通信模块,实现现场监测系统与远程监测中心的通信。③设计了基于C/S架构的船舶动力机械监测系统软件,其中现场监测系统作为客户端,远程监测中心作为服务器端,网络采用星型结构,通过侦听不同端口,实现了远程监测中心对多条船舶的同时监测。④建立了统一的数据标准和合理的数据传输体系,统一了数据测点项目、数据编码规则及测点数据在传输时的数据转换方式,设计了连接验证——发送初始数据——周期性发送数据的数据传输机制。在研究系统关键技术的基础上,本文设计开发了基于Lab VIEW的船舶动力机械监测系统,并已经投入实际应用,且运行可靠稳定。应用结果表明,本系统符合船舶领域的相关标准和规范,满足了船舶动力机械监测系统的基本功能需求,可以有效的保证航道维护工作,提高了船舶监测自动化水平。

关键词： 柔性关节机械臂动力学   轨迹规划   遗传算法   可视化仿真  

摘要： 随着空间国防技术的发展,空间机器人在太空任务中的作用越来越重要,本文围绕空间七自由度冗余机械臂展开,研究了柔性关节机械臂递推动力学算法、机械臂在线轨迹规划算法和基于遗传算法的时间最优轨迹规划三个问题。对于多自由度复杂机械臂系统,自由度的增加导致其动力学方程的计算量增大,难以用于实时控制,以此为出发点,研究了高效的且可用于实时控制的柔性关节机械臂递推动力学算法。为了提高算法的通用性,采用改进的DH参数描述机器人,为了提高编程和计算效率,采用旋量描述运动和动力学参数,以此为基础,建立了机械臂的动力学模型,其中正向动力学研究了铰接体算法和组合体惯量法,逆向动力学通过牛顿—欧拉算法实现。建立了柔性关节模型,将多刚体动力学的铰接体算法应用于柔性关节机械臂,提出了柔性关节的铰接体动力学算法,对算法进行了数值仿真,与Sim Mechanics结果对比验证了算法的正确性,并且具有较好的实时性和通用性。机械臂在执行各种任务之前必须对其进行轨迹规划,对于连续轨迹任务需要在笛卡尔空间进行规划,为了将笛卡尔空间的位姿转换到关节空间,建立了速度级的冗余机械臂的逆运动学方程,由于采用伪逆法求解时机械臂在奇异构型附近关节力矩过大实际无法实现,本文采用阻尼最小二乘法通过牺牲末端精度来实现奇异回避,求出其奇异鲁棒性逆解,并利用其冗余特性在速度零空间对避奇异指标进行了优化,实现了机械臂在笛卡尔空间的直线和圆弧运动,通过Simulink仿真验证了轨迹规划过程以及避奇异效果的有效性。为了提高机械臂执行任务的效率,本文在B样条规划的基础上对其进行了时间优化,同时,在考虑关节角速度和角加速度为约束条件基础上,加入了关节力矩约束。由于遗传算法具有全局搜索能力且计算效率较高的优点,本文采用遗传算法对轨迹进行了优化,对比优化前后的轨迹,结果表明优化后的轨迹在满足约束条件的前提下可以提高机械臂执行任务的效率。为了实现对所研究算法的可视化仿真,编写了基于Open Inventor的动力学和轨迹规划仿真软件,该软件具有较好通用性和移植性,适用于一般的机械臂系统;最后进行了机械臂的地面实验,实验结果验证了轨迹算法和优化方法的正确性。

关键词： Elastic moduli  

摘要： Ti60Zr10Ta15Si15 bulkmetallic glass (BMG) has been proven to have potential for use in orthopedicbone fixation devices, and further studies on its structural properties and deformation mechanism under uniaxial tension have been conducted using molecular dynamics (MD) simulations. The Honeycutt-Andersen (HA) index analysis, Voronoi tessellation method and Warren-Cowley short-range order parameter are employed to investigate its structural properties. The results show a high content of icosahedral-like structures, which suggests an amorphous state and a trend for silicon to pair with a metal atom. In its tensile test, the Ti60Zr10Ta15Si15 bulk metallic glass showed good ductility and an estimated Young's modulus of about 93 GPa, which is close to the experimental value. Local strain distribution was used to analyze the deformation mechanism, and the results show that shear bands develop homogeneously, which enhances the plasticity. The Voronoi tessellation analysis and HA index were used to further investigate the plastic/elastic deformation mechanism. The results of the HA analysis show that icosahedral local structures (1551, 1541, 1431) transfer to less dense structures (1422 and 1311), which shows an increase of open volume which can be attributed to the formation of the shear bands. In addition, the Voronoi tessellation analysis also shows a notable change from perfect icosahedra to distorted icosahedra. Further investigation shows the variations of the Voronoi index are mostly the Ti and Si-centered clusters. This suggests that the structures around Ti and Si atoms undergo a severe evolution during the tension process.

关键词： 机械支柱   有限元分析   优化设计   动力学分析  

摘要： 在采用下向采矿充填法的地下金属矿山,采场机械支柱被用于支撑采场顶板。目前金属矿山中,支撑采场顶板的支柱主要是木材支柱,其成本较高,不能回收,已逐渐被国家有关部门禁用。虽然在煤矿普遍使用的液压支柱也可移植到金属矿山使用,但需要建立乳化液泵站、管路系统和液控系统,其组成复杂,投资较大,维护要求较高。采用型钢作支柱,支撑不便,不能回收,成本较高。如何研发出简单实用并能回收与重复使用的机械支柱逐步取代木材支柱、液压支柱和型钢支柱,以适应国家强制性措施的执行和企业技术进步的需要,是采用下向采矿充填法的地下金属矿山和矿业机械技术人员不得不面临的一项重要研究课题。本文在查阅文献资料和对采场支撑、木支柱及液压支柱作了深入了解后,结合机械支柱的设计要求,选定了直齿锥齿轮传动带动螺旋传动的设计方案。对机械支柱中起主要作用的螺旋副进行了理论设计与计算。建立了机械支柱的三维模型,并经过干涉检测,发现无零件干涉。为考察机械支柱的刚度、强度和稳定性是否满足要求,其进行了有限元分析。经分析得知螺杆刚度满足要求,但最大应力发生在螺杆下端,容易导致螺杆发生破坏。螺母强度不满足要求。通过对螺杆及支撑管作线性屈曲分析,得到机械支柱的稳定性满足要求。由于螺母强度不满足要求,对螺母进行了改进研究。结合优化设计理论,对机械支柱进行了优化设计,使螺母在满足强度要求的前提下尺寸最优,同时支撑管材料有所减少。比较优化分析前后,整体质量变化不大,但优化后机械支柱的力学性能得到了改善,更加经济合理。由于优化后支撑管变薄,对优化后的螺杆及支撑管再进行稳定性分析,可知优化后仍能够比桉木支柱多承受20%的载荷,比按木支柱更安全可靠。对优化后的机械支柱进行了虚拟样机分析,考察其动力学性能。将优化后的机械支柱的主要工作部分--螺旋副和直齿锥齿轮装配体,导入到ADAMS中,建立其虚拟样机模型,并对对螺旋机构的拧紧过程、旋松过程以及自锁状态进行了动力学仿真,通过仿真分析,验证了优化后总体设计方案的正确性。

关键词： 康明斯   挖掘机   QS   挖掘机械   bauma China 2014   发动机  

摘要： 2014年11月25日,hauma China 2014首日,康明斯为特定应用市场量身定制的专属动力系列新品——QSF3.8（10;7t级挖掘机、4;0t级叉车专属动力）、QSB7（20;0t级挖掘机专属动力）全电控非公路用3阶段发动机,在上海新国际博览中心闪亮登场。"康明斯在专属动力领域的开拓,是为贴近市场,满足客户日益迫切的需求,即以最经济的成本获得最佳的产品。"康明斯全球副总裁兼康明斯中国区轻中重型发动机业务总经理刘晓星如是说。在媒体见面会上,康明斯副总裁兼中国首席技术官彭立新向媒体记者详细介绍了康明斯专属动力的来龙去脉。

关键词： 冲击振动   庞加莱映射   周期运动   混沌振动  

摘要： 随着工业技术的不断进步,人类迫切需要大量新型、高效率、高精度和自动化的振动机械装备。由于机械运行速度的提高,机械冲击振动和平衡问题已经成为某些机械设计的关键问题之一。在冲击振动机械系统的设计方面,动力学优化、提高运行效率和降低噪音等问题的研究具有重要的实践意义。本文是基于工程实际中的冲击振动成型机为背景,从中抽象简化出三个不同的动力学模型。首先分别利用解析法推导了无量纲运动微分方程和存在周期运动时满足的条件,接着选取碰撞瞬时为庞加莱截面截取时间,推导出了其周期运动固定点的庞加莱映射和简要形式的雅可比矩阵。最后使用MATLAB软件数值仿真了在其冲击振动时的动力学特性,包括三维相空间图、庞加莱映射图和庞加莱映射相平面投影图,在仿真过程中找到了系统周期运动和混沌振动的系统参数。仿真结果表明在系统的众多动力学参数中,无量纲激振频率的变化对系统运行状态的影响是非常大的,它微小的变动就会引起冲击振动系统振子从周期运动和混沌振动之间的转化。因此,对冲击振动成型机系统的参数选择得当可以使得振动频率在宽范围内存在稳定的周期运动,以避免其在随机和混沌运动的运行状态。为控制和动力学优化设计冲击振动成型机系统,可以参考对应力学模型的仿真得到的参数值。本文的最大创新点在于仿真了系统的三维庞加莱映射图,许多相关参考文献中的仿真图都是二维的庞加莱映射投影图。一般情况下,投影图可以涵盖和折射出立体图的所有信息。在本文的一系列三维仿真图中,发现了一些特殊的庞加莱映射图,它们的特征只能在三维空间中出现,因为它们的内部结构图关于某个平面对称,其中该平面和相平面平行。在本文中仿真发现了三组内部结构关于相位角??0平面对称的庞加莱映射图,当激振频率发生变化时,其??0的部分不复存在,仅保留??0的下面部分;仿真中也发现了一组内部结构关于相位角??0的某个平面对称的庞加莱映射图,随无量纲激振频率的不断增大,在它们之间的距离不断减小的同时,其形态结构也发生着变化。

关键词： 托卡马克   机械臂   刚柔耦合   绝对节点坐标   动力学  

摘要： 托卡马克柔性内窥机械臂是针对托卡马克第一壁检测和维修任务设计开发的具有特殊串联结构的机械臂。为了完成第一壁大范围高精度的检测任务,该机械臂使用轻质的材料建造并具有大跨度、单连杆、自支撑的特点,是典型的柔性细长机械臂。具有类似结构的机械臂在运动时往往会表现出柔性大变形与大范围刚体运动相耦合的特性。柔性变形的存在不仅会影响末端定位的精度,导致机械臂与腔内部件发生碰撞的可能;同时由于用于检测的相机安装于机械臂末端,因柔性引起的振动还会导致末端相机在检测任务过程中无法返回清晰的图像进而影响检测工作的效率。传统的基于运动学或多刚体动力学的建模与控制理论已经无法满足机械臂安全高效运行的实际需求,因此建立机械臂刚柔耦合的动力学模型对机械臂的安全控制具有重要的意义。考虑到刚柔耦合动力学模型需要兼顾精度与计算效率,本文采用绝对节点坐标方法建立了机械臂刚柔耦合的动力学方程。针对托卡马克柔性内窥机械臂特殊的弧形伸缩结构,提出了一种基于绝对节点坐标方法的空心矩形截面曲梁单元。该单元基于Euler-Bernoulli梁假设,避开了梁截面变形带来的复杂的闭锁问题,使用格林应变求得了单元非线性的弹性力,可以应用于大变形、大位移和大转动的系统的动力学建模。然后,基于该单元建立了机械臂刚柔耦合的动力学模型。针对机械臂安全控制的要求,开发了实时的动力学求解程序。基于绝对节点坐标方法的动力学方程采用非增量迭代的方法得到数值解,针对各单元动力学方程在建立时互不相关的特点,采用基于GPU的并行处理算法将总动力学方程求解的周期降低到毫秒级。为了便于验证控制算法的控制效果,基于所建立的动力学求解程序结合现有的遥操作平台中的虚拟仿真模块,构建了完整的动力学虚拟仿真系统。该系统实现了机械臂控制信息的实时获取及运动状态的实时计算与显示。不仅为操作人员提供了直观的视觉反馈信息,提高了遥操作的安全性与可靠性。同时也提供了验证控制算法的各种接口,为机械臂末端位姿的准确控制和抑振工作打下了良好的基础。最后,通过静力学与动力学的仿真和分析,验证了该模型对托卡马克柔性内窥机械臂的适用性和正确性。