检索结果-内蒙古大学图书馆

石材 2025年第5期 7-9页

作者：王建强孙川陈朝伟李瑜上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司上海200092 水发规划设计有限公司山东济南250013 山东惠裕土木工程有限公司山东济南250014

近年来矿山法市政通道建设需求日益增多,矿山法市政通道的结构设计研究及优化对于提升项目建设安全性与经济性也越来越重要。本文对矿山法市政通道的结构设计要点进行总结,包括对矿山法断面选取b原则、超前支护设计、初期支护设计及二... 详细信息

近年来矿山法市政通道建设需求日益增多,矿山法市政通道的结构设计研究及优化对于提升项目建设安全性与经济性也越来越重要。本文对矿山法市政通道的结构设计要点进行总结,包括对矿山法断面选取b原则、超前支护设计、初期支护设计及二衬结构设计的要点进行总结与阐述,同时对矿山法通道设计及施工中遇到的初支计算方法选取、超前支护施做时序、二衬结构施做时序等问题进行了分析,并提出了针对性的设计优化思路。

关键词：矿山法市政通道结构设计及优化

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基于逆向工程的人体腿部曲面重建及外骨骼绑缚结构设计与优化研究

基于逆向工程的人体腿部曲面重建及外骨骼绑缚结构设计与优化研究

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作者：刘吴军长安大学

学位级别：硕士

外骨骼机器人作为一种先进的穿戴设备,旨在强化穿戴者的力量和运动能力,广泛应用于工业、医疗、军事等领域,在助力人体活动等方面展现出广泛应用价值。其绑缚系统至关重要,负责连接人体并与之协同运动,通过精准传递外骨骼动力,显著影响... 详细信息

外骨骼机器人作为一种先进的穿戴设备,旨在强化穿戴者的力量和运动能力,广泛应用于工业、医疗、军事等领域,在助力人体活动等方面展现出广泛应用价值。其绑缚系统至关重要,负责连接人体并与之协同运动,通过精准传递外骨骼动力,显著影响运动适配度和助力效率。本文依托真实人体腿部三维点云数据,专注下肢外骨骼绑缚系统的创新设计问题,涵盖数据处理、曲面构建和光顺优化以及绑缚结构设计优化等核心环节。具体内容如下: （1）通过三维扫描技术采集实验对象的小腿点云数据,利用点云切片算法结合包围盒重心压缩算法进行腿部点云精简。实验证明,本文所采用的精简算法对腿部真实点云的精简效果较好。通过Matlab的可视化显示,表明该算法在获得较高精简率的同时,能够很好的保持原始点云三维特征,为后续进行逆向曲面重建提供了良好的数据支撑。（2）在曲面重建方面,基于逆向工程软件Geomagic Design X的逆向建模原理以及方法,完成了人体腿部曲面的逆向建模,并对建模质量进行了分析。结果表明,在精度方面可以满足要求,但是模型整体的光顺度较差。（3）在光顺处理方面,利用UG NX对生成的人体腿部曲面进行光顺处理,并对原始曲面与光顺曲面进行对比分析,通过斑马线检测发现光顺后的曲面之间满足G1连续,光顺效果较原曲面有了很大的提高,为绑缚结构设计提供了基础。（4）在UG NX中利用光顺模型完成了外骨骼绑缚结构的设计,并精选了绑带与柔性衬垫材料。通过Ansys Workbench对结构进行拓扑优化,据此优化结果,在保证结构强度的前提下,设计了增强透气性的通风孔。通过3D打印实体样品后,实测证明其适配性良好,且通风孔设计有效提升了透气性。结合穿戴者体验及模糊评价方法,最终评估表明该绑缚结构在舒适度和实用性上获得较高认可度。绑缚系统的设计对整个外骨骼的使用具有积极意义。目前的研究中,对外骨骼绑缚的研究仍是少数,此次研究不仅可以将下肢外骨骼绑缚的设计方法逐渐推广至其他类型的外骨骼中,也为其他人机耦合设计研究提供新的思路。

关键词：逆向工程点云处理曲面重建及光顺结构设计及优化

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自驱动关节臂坐标测量机的结构设计与优化

自驱动关节臂坐标测量机的结构设计与优化

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作者：杨鹏安徽理工大学

学位级别：硕士

随着中国制造2025战略的推进,制造业逐渐转向自动化、智能化方向发展,生产过程中对不规则外形工件的在线测量需求日益增加。传统的关节臂坐标测量机因操作灵活可以有效解决复杂曲面的测量问题,但由于采用人工牵引测量的方式,测量效率低... 详细信息

随着中国制造2025战略的推进,制造业逐渐转向自动化、智能化方向发展,生产过程中对不规则外形工件的在线测量需求日益增加。传统的关节臂坐标测量机因操作灵活可以有效解决复杂曲面的测量问题,但由于采用人工牵引测量的方式,测量效率低,人为干扰大,无法满足智能制造在线自动测量的需求。为了实现关节臂坐标测量机的在线自动测量功能,本文设计了一种自驱动关节臂坐标测量机（后简称测量机）的本体结构,配合相应的上位机软件,可实现不规则工件复杂曲面的在线自动测量。首先分析测量机自驱动方案的整体构型,完全拟合人体手臂结构,对测量机的自由度进行合理分配,将六自由度分配到肩、肘、腕三个关节中,实现测量机测头位置与姿态的灵活调整。以最大测量空间为优化目标,利用蚁群算法求解测量臂杆件尺寸的最优组合。通过分析对比几种常用驱动方式后,将一体化关节模组作为测量机的最优自驱动方案,并综合分析测量机的误差来源,对其整体结构设计提出精度保障指导。确定测量机的整体设计方案后,对测量机末端测头进行选型,并设计测头安装座,利用SolidWorks软件的质量属性测量功能辅助依次求解各个关节负载的重力矩和惯性矩。根据关节扭矩对关节模组型号进行选型,并依据关节模组尺寸和布置位置设计相应的关节结构。以测量机的误差源分析结果为指导,对关键尺寸和配合面添加尺寸和形位公差约束,提高测量机的加工和装配精度。在结构设计的基础上,进一步对测量机结构刚性进行分析,对极限和典型测量姿态下测量机进行整体结构静力学分析,根据其应变分布找到关键变形区域,并进一步针对关键部件进行受力分析和针对性结构优化,从而改善薄弱环节的局部形变。最后对优化结果进行评估,在典型测量姿态下,优化后测量机的整体变形降低至0.1mm左右,符合设计要求。通过模态分析得到测量机的前六阶固有频率,并以此对关节模组电机的转速区间提出指导建议。在结构优化的基础上,根据基于齐次坐标变换理论的MDH建模方法,结合测量机的结构特征建立了测量机的运动传递坐标系,并根据测量机的结构参数推导出测量机的运动学方程,最后通过对比分析不同测量姿态下末端测头位置的计算值与实际值,验证了该运动学方程的正确性,为后续上位机控制软件的开发提供理论基础和依据。图[67]表[15]参[89]

关键词：自驱动关节臂测量机结构设计及优化绝对定位精度 MDH法建模

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天巡一号微小卫星正样星结构设计与力学环境试验研究

天巡一号微小卫星正样星结构设计与力学环境试验研究

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作者：陈靖南京航空航天大学

学位级别：硕士

微小卫星由于具有体积小、重量轻、研制周期短、成本低、功能密度大、发射方式灵活等大型卫星难以比拟的优点，已在全世界范围内迅速发展起来，微小卫星的发展是国际航天技术和空间技术的一场划时代的革命，也是我国航天事业面临的新的... 详细信息

微小卫星由于具有体积小、重量轻、研制周期短、成本低、功能密度大、发射方式灵活等大型卫星难以比拟的优点，已在全世界范围内迅速发展起来，微小卫星的发展是国际航天技术和空间技术的一场划时代的革命，也是我国航天事业面临的新的机遇和挑战。在此背景下，南京航空航天大学自筹资金，开展天巡一号(TX-1)结构隐身微小卫星的研制工作，本文以TX-1正样星结构分系统的研制为切入点，对卫星正样结构的材料力学性能、结构优化设计以及力学环境试验进行了研究。主要工作包括： 1．对卫星结构设计中常用的铝蜂窝夹层板的平面压缩性能和弯曲性能进行了试验研究，对影响蜂窝板力学性能的三个因素（面板厚度、芯层厚度、蜂窝规格）进行了对比分析；研究蜂窝板在有限元建模中的简化方法，对比分析三种等效理论，确定了适合TX-1微小卫星有限元建模的等效方法。 2．分析初样解锁分离装置结构设计方案，结合TX-1正样星构型修改要求以及初样星力学试验结论，利用有限元仿真和灵敏度分析理论，完成正样解锁分离装置的结构设计，并通过静力试验验证正样解锁分离装置结构设计的合理性。 3．在正样解锁分离装置有限元模型的基础上对主承力结构进行有限元建模，完成整星的有限元模型。以整星刚度为约束条件，利用Nastran软件提供的三种优化算法对主承力结构各部件的尺寸参数进行优化设计，对比分析三种优化算法的优化结果，确定主承力结构最终的优化方案。 4．利用Patran&Nastran软件对优化后的卫星结构进行静力分析、频率响应分析和随机响应分析，全面考核整星的强度和动态响应特性，仿真分析卫星主承力结构优化方案的合理性，为正样星振动环境试验要求的制定提供依据。 5．提出TX-1正样星振动试验方案，分别从x、y、z三个方向对卫星进行扫频、验收级正弦和随机振动环境试验考核，试验结果表明卫星基频满足运载火箭的要求，卫星可以有效承受运载火箭在发射入轨阶段产生的动态载荷，卫星结构设计合理，试验结果与仿真结果一致。

关键词：微小卫星 TX-1正样星铝蜂窝夹层板结构设计及优化解锁分离装置有限元仿真灵敏度分析力学环境试验

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基于Creo的创成式设计的支撑定位零件结构设计

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汽车博览 2023年第14期 10-12页

作者：赵泽太原中金天威不锈钢管股份有限公司山西太原 030003

本文使用了Creo创成式设计对L型支撑定位零件进行了结构设计及优化，研究结果表明通过参考已有的铸造模型，通过创成式设计设定不同的优化目标、限制条件以及算法模型，自动程序生成了可以机加工并且减重20%的模型，降低了对设计人员的... 详细信息

本文使用了Creo创成式设计对L型支撑定位零件进行了结构设计及优化，研究结果表明通过参考已有的铸造模型，通过创成式设计设定不同的优化目标、限制条件以及算法模型，自动程序生成了可以机加工并且减重20%的模型，降低了对设计人员的设计经验和技能水平的依赖程度。

关键词： Creo 创成式设计结构设计及优化

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卷盘式喷灌机及其监控调度系统研究

卷盘式喷灌机及其监控调度系统研究

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作者：赵华中国矿业大学

学位级别：硕士

卷盘式喷灌机是一种应用广泛的节水灌溉设备,具有适应能力强、操作方便、节水节力等优点,能够保护土地,高效灌溉土壤。随着农业规模的不断扩大,物联网技术的高速发展,传统卷盘式喷灌机的诸多弊端不断凸显,主要体现在调速范围小、精确度... 详细信息

卷盘式喷灌机是一种应用广泛的节水灌溉设备,具有适应能力强、操作方便、节水节力等优点,能够保护土地,高效灌溉土壤。随着农业规模的不断扩大,物联网技术的高速发展,传统卷盘式喷灌机的诸多弊端不断凸显,主要体现在调速范围小、精确度低、自动化水平低、均匀性差等问题。另外,喷灌服务没有实现规模化、系统化发展,喷灌机利用率低,需要人工管理监控,无法实现远程监控和远程调度,没有跟上农业现代化的步伐。针对以上卷盘式喷灌机存在的问题,为提高卷盘式喷灌机的智能化水平和服务质量,本文设计了一种卷盘式喷灌机及其监控调度系统。首先,根据卷盘式喷灌机需求分析,确定卷盘式喷灌机及悬臂式喷头车的总体设计参数,对供水系统及传动系统进行设计及相关部件选型;根据卷盘及悬臂式喷头车的需求分析确定设计参数,对主要结构进行详细设计及力学分析,并分别建立三维模型。其次,利用ANSYS Workbench对卷盘模型进行强度校核及优化,对悬臂架模型进行了强度校核和模态分析;建立悬臂架参数化有限元模型,经灵敏度分析提取主要设计变量,通过尺寸优化方法实现悬臂架轻量化;利用Adams建立悬臂式喷头车动力学模型,提取模型参数,对喷头车运动特性进行研究;研究关键参数对喷头车稳定性的影响,利用试验设计方法进行侧倾稳定性优化。然后,对卷盘式喷灌机监控调度系统进行详细设计,分析系统框架,完成系统硬件设计、选型及各模块软件设计;基于物联网,搭建监控调度平台,关联现场设备,实现喷灌服务可视化管理;基于嵌入式技术,通过传感器模块实时采集喷灌机作业参数,依托MQTT协议,实现数据上传,完成对喷灌机的远程监测与控制;基于遗传算法对喷灌机组调度分配方案进行优化。最后,完成喷灌机样机及控制终端试制,对系统各模块功能进行现场测试,验证样机结构及系统功能可行性。本论文有图94幅,表27个,参考文献82篇。

关键词：卷盘式喷灌机结构设计及优化监控调度系统物联网

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压电叠堆泵的设计与实验研究

压电叠堆泵的设计与实验研究

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作者：袁欣南京航空航天大学

学位级别：硕士

近年来,作为微机械液压系统的新兴分支,基于压电材料驱动的微型泵在各种领域得到越来越广泛的应用。相对于传统轴向柱塞泵、齿轮泵中的驱动电机或燃油机,新型的压电材料驱动器具有更高能量质量比,并且基于压电材料开发的微型泵有着更加... 详细信息

近年来,作为微机械液压系统的新兴分支,基于压电材料驱动的微型泵在各种领域得到越来越广泛的应用。相对于传统轴向柱塞泵、齿轮泵中的驱动电机或燃油机,新型的压电材料驱动器具有更高能量质量比,并且基于压电材料开发的微型泵有着更加简单的结构,且在工作中没有运动零部件。新型的压电叠堆泵有望作为液压作动系统的驱动源,应用在飞机自适应后缘结构和无人飞行器的操作舵面上。本文基于压电驱动基础理论,阐述了压电叠堆驱动器作动原理和输出特性,因其具有较大输出位移和输出力,提出了一种以压电叠堆作为驱动源的压电流体泵的设计方案,根据液压流体力学原理,对其结构进行了优化设计,最后通过对比实验进行了验证。本文主要进行了以下几个方面的工作: 1.阐述了压电叠堆泵的工作原理,选用弹性振动薄膜式的容腔泵结构,设计了压电叠堆泵的装配形式。选用悬臂梁式金属薄片作为被动截止阀,将阀片用螺钉旋紧于阀体上。整个结构装配简单,对工艺要求较低。 2.建立了压电叠堆泵各部分组件的准静态工作模型,该模型描述了其机械、电、流体之间的相互耦合作用。根据建立的模型,分析了压电叠堆泵输出流量特性与其结构尺寸、驱动频率及驱动电压之间的关系。 3.设计并制作了压电叠堆泵样机,为了提高压电叠堆泵的输出特性,根据液压流体力学相关理论,对阀孔、阀片结构部分进行了优化设计,同时通过对比实验进行了验证。所设计的压电叠堆泵输出流量可达到288.5ml/min,输出压力可达到68kPa,其输出特性较目前所提出的各类压电微泵有较大的提高。 4.利用有限元软件分析了弹性薄膜/压电叠堆驱动组件的固有模态和振型,分析了不同厚度弹性薄膜在最佳工作频率振动时,附加模态对泵腔内出入流的影响作用。据此解释了弹性薄膜厚度对压电叠堆泵最优工作频率和最大输出流量有较大影响的实验现象。

关键词：压电泵压电叠堆准静态模型结构设计及优化模态振型分析

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超临界甲烷在新型印刷电路板式换热器中传热及流动特性的数值模拟

超临界甲烷在新型印刷电路板式换热器中传热及流动特性的数值模拟

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作者：邱智灵大连海事大学

学位级别：硕士

面对日益加重的全球能源紧缺和环境污染加剧的问题,开发和利用天然气、氢能、核能等能源,提高资源利用率是解决该问题的重要途径。换热器是这些能源工业中的重要设备,提高换热器的性能对该问题有重要的意义。印刷电路板式换热器(Printed... 详细信息

面对日益加重的全球能源紧缺和环境污染加剧的问题,开发和利用天然气、氢能、核能等能源,提高资源利用率是解决该问题的重要途径。换热器是这些能源工业中的重要设备,提高换热器的性能对该问题有重要的意义。印刷电路板式换热器(Printed circuit heat exchanger,PCHE)作为一种紧凑式换热器,具有耐高/低温,耐高压,换热效率高,可靠性高等优点,具有非常广阔的应用前景。本文设计了一种螺旋缠绕印刷电路板式换热器(Helical Twine Printed Circuit Heat Exchanger,HTPCHE),构建出三维螺旋缠绕式流道。建模并通过数值模拟的方法和传统Z字型PCHE进行了对比,通过场协同理论计算出场协同角,其平均场协同角降低了约4°,表明了HTPCHE具有强化传热的能力,随后对HTPCHE的倾斜角度、节距长度、穿孔板厚度进行了进一步的优化。结果表明,倾斜角度越小或者节距增大都能提高HTPCHE的综合性能,穿孔板厚度对综合性能影响不大。当倾斜角度为10°,节距为10 mm时,其综合性能相较于传统15°Z字型PCHE,提高了37.6%。随后根据实际浮式储存再气化装置(Float storage and regasification unit,FSRU)气化模块的工况,探究了不同压力下高压甲烷在HTPCHE的传热、流动及综合性能。增大甲烷的质量流量、提高甲烷的压力都能够强化换热效果。采用综合性能评价指标,结果表明其在等泵功下相比传统Z字型PCHE有强化传热能力。接着对HTPCHE进行了进一步的结构设计,构建了三股流HTPCHE,对比并分析了两股流和三股流HTPCHE,探究了流动方式和结构对三股流PCHE性能的影响。结果表明采用三股流HTPCHE的形式,其换热量虽然减少了约10-20%,但甲烷侧压降仅为两股流HTPCHE的21-22%,水乙二醇侧压降则为两股流HTPCHE的11-12%。本论文的研究工作,设计了两股流和三股流的HTPCHE,在特定工况下具有较好的传热及综合性能。对于未来的印刷电路板式换热器的设计奠定了基础并提供了理论指导。

关键词：印刷电路板式换热器(PCHE) 超临界甲烷螺旋缠绕结构设计及优化数值模拟

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管件液压汽车扭力梁设计之研究

管件液压汽车扭力梁设计之研究

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作者：叶政廷

学位级别：硕士

随着汽车产业追求节能减碳或汽车电气化，以管件液压成形技术取代传统冲压技术为有效之方法。在扭力梁设计中冲压件扭力梁由各部件所组成，故於设计时较容易掌控结构之性质，然而管件液压件扭力梁为一体成形之结构，各区段之截面皆会互... 详细信息

随着汽车产业追求节能减碳或汽车电气化，以管件液压成形技术取代传统冲压技术为有效之方法。在扭力梁设计中冲压件扭力梁由各部件所组成，故於设计时较容易掌控结构之性质，然而管件液压件扭力梁为一体成形之结构，各区段之截面皆会互相影响造成设计上之难度。过去研究多针对扭力梁中央Ｖ形截面进行讨论，而本论文设计20个几何参数将液压件扭力梁整体结构参数化，探讨各参数对於液压件扭力梁之滚动刚性、受力後之应力分布以及其成形性，并依照扭力梁结构各区段之独立性及设计之顺畅程度建立一套液压件扭力梁之设计流程。藉由控制单一参数设计不同之扭力梁结构，并以电脑辅助分析可得到其参数对於结构之影响趋势，依其趋势更有效率的掌握结构性质。本论文系针对液压件扭力梁过渡区之曲面进行优化，整理出於过渡区不同类型之应力分布型态，及其最大应力趋势且提出控制方式以降低最大应力。　　本论文探讨管件液压制程预成形模面设计、芯棒设计及模具行程，由此方式可调降管件液压制程之最终胀形压力及开模後之残留应力，最後本论文将扭力梁由冲压件改为液压件，其重量减轻约37.5%，最大应力约减小9.5%，且将扭力梁实体载具与有限元素模型进行验证，确保模拟之准确性。

关键词：扭力梁结构设计及优化管件液压成形预成形残留应力

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电液激振高速换向技术

电液激振高速换向技术

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作者：韩冬浙江大学

学位级别：硕士

激振技术是通过激振器产生激振力作用在被激物上,使其产生一定形式和大小的振动。作为学术科研和工程应用中不可或缺的基础技术,激振技术水平的高低将直接影响学术科研实验结果的准确性和工程应用产品性能的可靠性,在某种程度上反映了... 详细信息

激振技术是通过激振器产生激振力作用在被激物上,使其产生一定形式和大小的振动。作为学术科研和工程应用中不可或缺的基础技术,激振技术水平的高低将直接影响学术科研实验结果的准确性和工程应用产品性能的可靠性,在某种程度上反映了一个国家的科研实力和工业发展水平。论文在综合分析国内外激振技术的研究现状及发展趋势的基础上,指出电液激振技术因功率密度高、推力大、无级调幅、负载自适应和操作方便等优点而具有广阔的应用前景。结合捣固装置的工程应用背景,针对现有捣固装置具有冲击大、易磨损、振幅和振动频率不能独立无级可调等不足,基于采用电液激振技术的新型捣固装置对激振力、频宽和波形等技术要求,对电液激振高速换向技术展开研究,设计主要由阀芯旋转式电液换向阀和微行程双作用液压缸组成的新型阀芯旋转式大功率电液激振器。本课题在国家自然科学基金资助项目“阀芯旋转式大功率电液激振基础理论和技术”的资助下,对电液激振高速换向技术展开研究,对阀芯旋转式大功率电液激振器进行理论建模、动态特性分析和系统仿真,并搭建相应的实验平台开展实验验证研究,为采用此类电液激振高速换向技术的电液激振器的开发和研究提供设计依据和理论指导,填补我国在电液激振领域的不足。另一方面,对其核心部件阀芯旋转式四通换向阀在不同阀口形状下进行阀口流场仿真、静动态特性分析和受力分析,并开展初步的实验探索和验证,具有重要的科研价值和现实意义。本论文主要研究工作如下： 1.介绍采用电液激振高速换向技术的新型捣固装置的结构和工作原理,和市场上现有的主流捣固装置相比具有捣固效率高、自适应强、故障率低、振幅和频率可调等优点。结合新型捣固装置的工作原理,对产生激振动作的电液激振器工作原理进行阐述。为了实现电液激振器换向频率高、流量大的目的,对液压调节元件转阀进行了结构设计和优化,使其具有结构合理、密封效果好、阀零位易确定、阀芯沟槽形状多样等优点。 2.对转阀进口流场进行建模和CFD仿真,在考虑不同沟槽形状、不同沟槽开度、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度及不同供油压力等因素的影响,对转阀沟槽流场的稳态仿真结果进行分析,并进行动态稳态仿真结果对比分析。根据CFD仿真得到的不同形状沟槽流场运动规律,分别建立具有代表性的不同阀口沟槽形状的过流面积模型,在Matlab/Simulink软件搭建求解模型,对不同阀口沟槽形状的过流面积变化情况进行对比分析。 3.建立理想零开口阀芯旋转式四通换向阀的压力-流量特性方程,首次提出衡量转阀动态工作性能的两个衡量指标：当量通径和流量脉动,分析影响当量通径和流量脉动的因素,并从阶跃响应和幅频特性的角度分析了转阀的结构参数对转阀动态特性的影响。另外,对转阀进行受力分析,分别建立转阀稳态液动力和瞬态液动力模型,进一步明晰了转阀的受力机理及其影响因素。 4.对电液激振器进行理论建模,并通过Matlab/Simulink建模仿真和AMESim建模仿真对电液激振器理论模型进行仿真求解,详细分析了不同沟槽形状、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度、不同系统供油压力、不同阀芯转速和不同内泄漏可变阻尼孔直径等结构参数对电液激振器动态特性的影响。 5.搭建电液激振器液压系统实验台,从不同沟槽形状、不同沟槽数量、不同沟槽轴向长度和不同系统供油压力等因素对转阀静态特性进行实验验证分析；另外,从不同阀芯结构、不同系统供油压力和不同阀芯转速等因素对电液激振器动态特性进行实验验证分析。

关键词：激振技术电液激振器阀芯旋转式四通换向阀微行程双作用液压缸结构设计及优化 CFD仿真阀口沟槽过流面积模型结构参数

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