关键词： 机械密封环   热动力学行为   摩擦热   有限元模型   热应力场  

摘要： 在机械密封装置中，机械密封动静环接触面上的摩擦热容易造成干摩擦或产生较大的温度梯度，从而使密封环内产生过大的热应力并出现热裂纹，严重影响机械密封的性能。本文基于ANSYS软件平台，综合国内外在机械密封性能理论研究的新成果，从热—结构耦合稳态的温度场及应力场两个角度建立了机械密封环的有限元模型，并对温度场、热应力场做了分析研究。　　 本文基于有限元模型，将机械密封静环简化为轴对称模型，用有限单元法求解其稳态温度场及热应力场的数值结果。在建立了机械密封环的物理模型之后，介绍了用轴对称问题的有限单元法求解温度场及应力场的具体过程，并指出了在计算中需要注意的问题。应用热—结构耦合法给出了密封静环的温度场分布和热应力分布规律。这对于机械密封的设计和制造具有理论指导和现实意义。

关键词： Accident prevention   Agricultural machines   Agriculture   Carrying straps   Control   Cutting   Cutting tools   Definitions   Design   Emission   Equipment safety   Exhaust gases   Explosion hazard   Fixings   Forestry   Forestry equipment   Forestry machines   Free cutting devices   Handle shafts   Hazards   Health protection   Inhalation   Lawn trimmers   Lawn-mowers   Machines   Maintenance   Marking   Mechanical properties   Mechanical testing   Motor-operated   Motors   Mowers   Noise   Noise emissions   Noise measurements   Occupational safety   Operating instructions   Operation   Operational instructions   Operators   Pedestrian-controlled systems   Portable   Portable machine tools   Power levels   Power scythes   Power transmission systems   Product specification   Protection   Protection against accidents   Protection against danger   Protection devices   Protective clothing   Protective structures against overturning   Safety   Safety device   Safety devices   Safety engineering   Safety of machinery   Safety of products   Safety regulations   Safety requirements   Spaced   Specification (approval)   Stability   Starting devices   Testing   Trimmers   User information   Verification   Vibration   Wood culture   Workplace safety  

标准号: ISO 11806-2-2011

摘要： ISO 11806-2:2011 gives safety requirements and measures for their verification for the design and construction of portable, hand-held, powered brush-cutters and grass-trimmers with a back-pack-mounted combustion engine power source and mechanical power transmission between the power source and the cutting attachment. Methods for the elimination or reduction of hazards arising from the use of these machines and the type of information on safe working practices to be provided by the manufacturer are specified. ISO 11806-2:2011 is not applicable to lawn-edge trimmers or to brush-cutters equipped with metallic blades consisting of more than one part, e.g. pivoting chain. ISO 11806-2:2011, taken together with the relevant clauses of ISO 11806-1, deals with all significant hazards, hazardous situations and hazardous events, with the exception of whole-body vibration from the back-pack power unit, relevant to these machines when they are used as intended and under conditions of misuse which are reasonably foreseeable by the manufacturer.

关键词： 空间站   双杆机械臂   动力学建模   重力梯度力矩   气动力矩  

摘要： 随着航天技术的发展和进步,越多的国家开始了开发太空的计划。空间站作为一种可供航天员长时间工作和生活的航天器,越来越受到各国的重视。从前苏联的世界第一座礼炮号空间站到有史以来最伟大的国际空间站,无不倾注了各国科研人员的心血。伴随着中国在载人航天领域取得的巨大成就,中国也开始规划自己的空间站。 空间站在太空的组建过程比较复杂。通常先前发射的舱段需要从轴向的对接口转移到侧向对接口,这一过程需要机械臂来实现。相对于单杆机械臂有限的功能,双杆机械臂不仅能完成转位任务,还能执行其他较复杂的任务。在空间站转位过程中,空间站各组件的姿态都会发生变化,使得空间站受到的重力梯度力矩和气动力矩变得复杂。本文系统地分析了空间站在双杆机械臂转位的过程中的动力学特性,为中国拟建造的空间站提供理论参考。 本文将空间站的4个主要模块视为刚体,以牛顿—欧拉法为基础,推导4刚体动力学方程,建立了空间站双杆机械臂转位动力学数学模型,并经MATLAB软件编程仿真验证,同时仿真结果表明空间站在转位过程中总体相对于总质心的转动惯量变化巨大,也就是说空间站的姿态变化非常大。 分析了转位过程中重力梯度力矩的变化,以及重力梯度力矩对空间站姿态的影响。创新性地分析了多体系统相对于非质心的重力梯度力矩。分析结果表明重力梯度力矩对空间站的转位有非常大的影响,最大的重力梯度力矩达到10Nm左右,最终的角动量积累的最大值达到10000Nms左右。在控制系统设计中必须考虑重力梯度力矩的影响。 分析了转位过程中空间站的受到的气动阻力及其引起的气动力矩对空间站姿态的影响。应用自由分子流理论建立气动阻力的模型,并利用集合理论计算气动阻力在空间站各组件上的有效作用面积。分析结果表明气动力矩的最大值的绝对值达到4Nm左右,角动量积累的最大值达到10000Nms左右,可见气动力矩虽然没有重力梯度力矩的影响大,但也是不得不考虑的因素。

摘要： With the advances in mechanical and robotic systems in terms of light weights, high speeds, and precision comes a great demand for more effective vibration suppression and control schemes. This work presents a novel algorithm, called Optimal- SNC/Optimal-SNC-PID, for vibration suppression and control of mechanical and robotic systems for better accuracy. The proposed method has been tested and compared with traditional control algorithms on several multi-degree-of-freedom systems and a robotic arm under simulated random vibration signals in the vertical and horizontal directions. The proposed control scheme has the potential to be applied for high precision surgical and fabrication applications. Transmitted vibrations can affect human performance and comfort and can be a potential risk for injuries. According to the literature, vibration transmitted to seated humans would mostly affect their lumbar and cervical spine regions. Based on the structure of the proposed Optimal-SNC control algorithm, a human head-neck model is developed in this work to resemble the head-neck biodynamic response due to fore-aft whole-body vibration. The proposed model has the potential to be used for investigating head-neck discomfort and injury. It also has the potential to be used for the development of more effective seats in whole-body applications.

关键词： CHEMICAL kinetics   NICKEL-aluminum alloys   ARRHENIUS equation   ACTIVATION energy   MATERIALS science  

摘要： The precipitation and growth kinetics of gamma' precipitates, which are strengthening factors in Ni-base oxide dispersion strengthened (ODS) superalloys, were investigated. The cuboidal-type gamma' precipitates are formed in conventional arc-melted Ni-Al alloys, whereas spherical-type precipitates are formed in the mechanically alloyed (MAed) specimens. The morphology is controlled by a lattice misfit between the gamma' precipitates and the matrix at the aging temperature of 800 degrees C. The growth kinetics of the gamma' precipitates can be followed by Ostwald ripening. The Arrhenius plot yielded a lower activation energy for the solute atom diffusion in MAed specimens, which is attributed to their high dislocation density and nanosized grains.

关键词： 柔性机械臂   刚-柔耦合系统   动力学建模   动力学分析   同步控制   CCD  

摘要： 随着科学技术的发展,柔性材料在工程机械中已大量使用,它具有操作速度快、能量消耗少、构件紧凑、载荷质量比大等优点。但是,由于柔性构件高速运动时,存在大范围运动与和弹性变形相互耦合,系统的动力学特性也更加复杂,具有强非线性、强耦合、时变等特点,因此对其动力学建模与控制的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。 柔性机械臂是一种典型的刚-柔耦合系统,在航空航天、机器人等许多高科技领域有着强烈的工程应用背景。本文以平面运动的,带有末端质量的中心刚体-柔性机械臂和两杆刚-柔机械臂系统为例,着重研究了其动力学建模理论、动力学特性、同步控制方法和动态测试实验等问题,为复杂的多柔体系统动力学的研究奠定了一定基础。其主要内容包括： 首先,采用假设模态法和Lagrange原理,建立中心刚体-柔性机械臂的一次近似耦合动力学模型；分析模态截断对模型精度的影响;分析零次近似耦合模型和一次近似耦合模型的精度和适用范围；分析机械臂不同转速和不同末端质量对其动态特性的影响。在此基础上,建立两杆刚-柔机械臂的动力学方程,讨论在大范围运动已知条件下和大范围运动未知条件下,其动力学响应。 其次,提出一种基于状态观测器的反馈同步控制策略,对柔性机械臂系统的大范围运动与机械臂弹性变形进行综合控制,并且讨论了控制器参数对同步控制效果的影响。 然后,结合ADAMS及ANSYS软件,建立柔性机械臂的可视化动力学仿真系统。分别采用ANSYS和ADAMS/AutoFlex两种方法建立ADAMS的柔性体,对比分析ANSYS-ADAMS动力学仿真、ADAMS/AutoFlex仿真和MATLAB编程求解动力学方程的结果。 最后,建立基于CCD和图像处理技术的柔性机械臂动态响应测试系统,最终得到柔性机械臂时域的动态响应,以及时频三维谱图、频率和阻尼比。

关键词： 固定结合部   虚拟材料   解析法   参数化   振型   固有频率  

摘要： 随着数控机床向高精化、高速化、智能化的方向发展,人们对数控机床的性能指标尤其是动态特性性能指标的要求越来越高。对高端数控机床而言,动态特性是整机性能的关键,因此机床动力学性能已成为当今新的研究热点。然而,有资料表明整机结构中60～80%的总动刚度、90%的总阻尼都来自结合部。显然,机床结合部的动力学特性显著影响整机结构的动力学行为。长期以来人们从理论和实验上对此进行了大量的研究。结合部动力学建模是研究结合部动力学特性的重要手段。由于数控机床的结合部类型以及描述结合部模型参数的多样性,目前结合部的模型不能满足高端要求以及尚没有参数化模型,因此急需一种高精度的参数化建模方法。本文工作如下 第一,提出一种基于虚拟材料的机床固定结合部动力学参数化建模法,即将固定结合部看成一种等截面的虚拟材料,从而将固定结合部等效为虚拟材料与两结合表面零件的固定连接,以工程数据(结合面积、结合力、结合面粗糙度、结合零件的弹性模量和泊松比等)为参数建立固定结合部动力学解析模型,解决了动力学模型工程实用性问题。 第二,建立了虚拟材料弹性模量、切变模量、泊松比、密度的解析解模型,应用赫兹接触理论和分形理论,分析了固定结合部法向和切向特性的相互影响,在此基础上利用商用有限元软件,开发了基于虚拟材料的参数化固定结合部动力学模式嵌入方法,从而为机床机械结构整机的高精度动力学建模工程化应用提供了一种新方法。 第三,研究了基于表面粗糙度(Ta)估计分形维数和分形粗糙度参数的方法。推导表面轮廓的结构函数,给出确定分形维数和分形粗糙度参数的实验方法。给出分形维数、分形粗糙度参数与表面粗糙度之间的近似换算式。实验结果表明：分形维数和分形粗糙度参数与取样长度无关,分形维数随表面粗糙度减小而增加,分形粗糙度参数随表面粗糙度减小而减小。 最后,对虚拟材料的理论解进行有效性验证。以4类零件结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,对一系列试验试件的理论模态与实验模态(考虑模态保证准则)进行比较,即相似振型定性比较、相应的固有频率定量比较。理论模型的振型与实验的振型基本一致,理论与实验固有频率的相对误差大多小于10%。在分析前4类零件结合部结果的基础上,以CKX5680七轴五联动车铣数控装备整机结合部为研究对象,对解析法进行有效性验证,理论振型与实验振型基本一致,理论与实验固有频率的相对误差小于9%。

关键词： 混合动力   汽车   混合动力技术   机器   小松   机械制造商   工程机械领域   能量回收系统   发动机  

摘要： 随着基础建设行业的迅猛发展,工程机械市场需求增大,品种数量亦有所增加,但其能耗高、排放相对较差的缺点对我国能源和环保提出了巨大挑战。因此,开发新型节能技术已成为工程机械发展的重要趋势。混合动力技术在汽车上的成功应用为耗能大、排放差的工程机械领域提供了借鉴,并已成为各大工程机械制造商一个新的重要研究方向。

关键词： 振动利用工程   非线性振动系统   振动摩擦   散体动力学   离散单元法   颗粒物质力学   PFC3D   散体振动   摩擦学   散体单元   孔隙比   力链网络  

摘要： 振动利用工程是一门新兴的学科,它与人类的生活和生产活动有着不可分割的联系,闻邦椿教授领导的科研团队为这一新学科的发展进行了大量工作,目前振动利用工程已成为人类生活和生产活动不可缺少的手段和必要机制。振动摩擦作为振动利用工程的一个重要分支,正处在研究与发展的过程中,或者说还正处在起步阶段。随着工程技术领域的需求不断增加,人们逐渐认识到振动摩擦所带来的好处及其应用的广泛性和普遍性。许多工程实践已经证明,在振动工况下,物体间的摩擦系数和摩擦力可以显著减小,零部件的磨损可明显减轻,同时其耗能也会随着降低,工效可以得到大大提高,进而可为企业和国家创造显著的经济效益和社会效益。 基于振动与摩擦的内在联系,闻邦椿教授提出了亟待进行深入研究和发展的新学科“振动摩擦学”,这在学术上具有重要价值。目前国内外已研制出许多采用振动原理的机械设备,工作过程常常包括诸多的工件与物体之间的摩擦,也包括物料或物件之间的相互摩擦,如振动压路机、振动沉拔桩机、振动输送机等。但有关振动摩擦机理方面的研究还很不深入,或者说还没获得充分的研究,很多问题亟待解决。如果能够对振动摩擦问题进行深入而系统的研究,在揭示其科学涵义的同时,能够在工程中更好地加以利用,将具有深远的理论价值和现实意义。 本课题以闻邦椿教授提出的振动摩擦概念为先导,将工程技术领域中的典型振动机械作为研究对象,创新性地以非线性动力学、散体动力学、摩擦学以及颗粒物质力学的最新成果为基础,采用国际领先软件和实验设备,将理论、仿真和实验紧密结合,研究振动机械系统的振动摩擦动力学特性。课题研究内容包括：研究考虑振动和物料相互之间摩擦的散体动力学特性,即振动工况下固体松散物料颗粒之间相互作用的力学特性及其运动规律；振动压实过程中的振动摩擦及其非线性动力学特性分析；振动桩-土系统中的振动摩擦及其非线性动力学特性研究。相应的研究工作得到了国家自然科学基金重点项目和中央高校博士研究生优秀论文培育基金的大力支持,具体研究内容如下： (1)散体振动作为一种特殊的振动现象,有着极为重要的工程应用价值,但迄今为止,国内外对它的研究甚微,因为常规研究刚体和流体的方法和手段均不适用于对散体的研究。本文创新性地将散体动力学和非线性动力学理论相结合,分析研究了散体物料振动规律的离散单元法及颗粒流程序,运用散体动力学及非线性动力学的研究方法,建立了散体物料在振动工作面上的离散元模型并求解,研究了振动作用下散体的运动状态及其相互作用,给出了散体物料在振动工作面上的运动过程及其摩擦力分析。 (2)运用离散元解决软件EDEM对振动工作面上散体物料的运动进行数值仿真模拟。建立了振动作用下散体物料系统的参数化模型,采用离散单元法对振动工作面上散体物料的运动进行分析,得到了振动作用下散体物料的运动规律。研究结果表明,单颗粒散体物料和散体物料群的运动速度曲线是不相同的,这是颗粒间相互作用的结果。当物料稳定运行后,料群的速度曲线波动要比单颗粒速度曲线小很多。在本文中的参数条件下,随着振动幅值和振动频率的增大,单颗粒散体物料和散体物料群的速度均有所增大并逐渐趋于各自的稳定值。这说明振幅和振频对散体流动性的影响有一个最佳值,物料获得最大输送速度时所选取的振动频率和幅值并不一定是所在范围内的最大值,还和其他因素有关。 (3)高速摄影对散体振动的研究中,以往学者仅仅关注了散体介质的运动轨迹,并未对散体的运动特性进行深入分析。本文采用高速摄影设备及数据处理技术对振动工作面上散体物料的运动展开大量实验研究。分别以单颗粒散体和散体物料群为研究对象,通过改变振动参数,分析振动工作面上散体物料的运动速度及其变化规律和部分实验现象。实验结果与EDEM分析结果相吻合,验证了仿真结果的正确性,这说明将离散单元法用于对散体振动的研究是适合的。同时也说明高速摄影技术对散体振动的研究是成功的,它不仅为散体振动的基础研究开辟了一条新路,也为固散耦合振动摩擦机理的研究和发展提供了借鉴和参考。 (4)将散体动力学、颗粒物质力学以及非线性动力学研究方法相结合,从散体动力学及颗粒物质力学的角度出发,研究了振动压实过程中的振动摩擦机理及其非线性动力学特性,采用PFC3D三维颗粒流软件,建立了基于散体介质理论的振动压实-土体系统的试验模型,分析了振动压实过程中土体的孔隙比及土体内部接触力链网络的演变规律。通过改变振动频率和幅值,研究了振动参数对土体孔隙比及土体内部接触力链网络的影响。孔隙比直观地反映振动压实的效果,力链网络是关于压实散体材料的重要概念,其演变规律决定散体振动摩擦系统的力学性质。因此,研究振动作用下土体孔隙比及力链网络的演变规律对建立散体振动摩擦系统宏观的微观理论有重要意义,从而,能够更加深入地反映振动摩擦机理的应用。本文中分析得到的土体孔隙比及

ISBN: (纸本)9787111344667