★机械设计及理论论文摘要范文机械设计及理论论文摘要写

机械设计及理论论文摘要范文机械设计及理论论文摘要写 规模化粉碎处理是木质生物质能源开发利用及产业化的重要环节.但迄今为止,市场上还难以采购到适用于木质生物质大规模粉碎生产的粉碎机械,针对木质生物质原料的粉碎理论和规模化制粉机械设计的专门研究尚不多见,结果造成木质生物质能源规模化利用及产业化面临实际困难.因此针对木质生物质的特性进行粉碎理论与粉碎生产流程研究,尽快研制出高效、低能耗的规模化制粉机械与装备势在必行. 本文较全面、系统地综述了粉碎技术及生物质粉碎设备的国内外研究现状及存在的问题,分析确定了常见木质生物质利用方式的适用粉碎粒度.在对木质生物质的基本物性进行分析的基础上,提出了木质生物质的粉碎模型是体积粉碎模型和表面粉碎模型的叠加；研究、建立了木质生物质粉碎过程的矩阵模型及粉碎动力学模型.进行了木质生物质含水率及密度的测定实验以及木质生物质粉碎试验,得出了原料密度、预处理方式对木质生物质粉碎特性的影响及规律,为木质生物质粉碎生产流程的确定以及粉碎机械的设计提供了理论依据. 根据木质生物质的基本物性以及木质生物质粉碎原理,分析、确定出毫米级目标粒径的木质生物质粉碎方法；在分析原料收集方式、干燥方法以及粉碎级数等因素对木质生物质粉碎生产过程影响的前提下,提出了8种可行的粉碎生产流程；进而应用权衡分析工具Pugh矩阵法进行评价、确定了理想的粉碎生产流程；并据此结果,为年产3000吨生物燃油生产线制定出了合理的规模化制粉工艺流程. 鉴于TRIZ理论具有能够帮助设计人员在概念设计阶段迅速发现主要问题并提供解决问题的相应原理,有效减少传统试错法所耗费的时间和精力,提高设计效率和设计质量的优点,本文应用TRIZ理论,以安全、高效、细粉碎及低功耗为目标,进行了制粉机创新概念设计研究,得出了12个概念方案,并对其进行了系统综合和评价,确定出轴向振筛式结构为制粉机概念设计的最终方案,双层筛式结构和双转子结构为两个备选方案. 对规模化制粉机械的粉碎机理进行了研究,提出了木质生物质粉碎过程中物料断裂的基本形式,建立了裂纹自动扩展的判据；研究分析了粉碎过程中物料有效碰撞方式及物料碰撞时的有效受力,建立了物料颗粒间有效碰撞的运动模型,为规模化制粉机械的设计提供了理论依据. 根据理论分析和试验结果,创新性地提出了沿转子轴向振动的振筛式木质生物质制粉机整机设计方案.该设计方案具有筛分效率高、筛网寿命长、无需严控振幅、操作调整方便、整机安全性好的优点. 对制粉机的关键部件进行了虚拟样机仿真研究.通过几何仿真确定出了转子部件的合理结构；运用有限元分析软件ANSYS对锤片进行了不同载荷下的受力分析,对主轴进行了静力学分析和模态分析；对制粉机的转子系统进行了动态特性分析,计算出转子系统的临界转速状态；运用动力学仿真软件ADAMS对转子进行了动平衡分析；结果表明,该制粉机关键部件的设计及安全可靠性符合要求. 本文的研究方法和研究结果可为木质生物质粉碎机械的设计及其理论研究提供借鉴,为高效、低能耗木质生物质粉碎技术与装备的研发提供技术支持或参考,对推动木质生物质粉碎技术的进步具有一定的参考价值. 为改变工程机械传统设计计算与绘图的繁复和难以形式化的不足及其设计、制造依赖二维工程图的落后现状,探求速度快、质量优的机器设计、制造理论方法,以铲土运输机械典型机种轮式装载机为例,结合与陕西新黄工机械有限责任公司研究所合作“工程机械CAD系统”研究课题,综合运用仿真设计理论和参数化设计软件Pro/Engineer三维实体造型系统,依据新黄工生产ZL50C装载机动力换档变速箱的技术与图纸资料,进行了工程机械变速箱技术形态计算机辅助仿真设计研究,为实现工程机械快速自动化设计与制造作了实际探讨和研究. (1)综述了工程机械传统设计与机械CAD/CAM发展概况,紧密联系装载机变速箱的结构性能特点与使用条件,阐明了课题研究的目的意义和基本思想方法,为装载机变速箱计算机仿真设计研究奠定了理论基础. (2)综合运用仿真设计理论和Pro/Engineer,根据ZL50C装载机变速箱的技术与图纸资料,进行了变速箱总成零部件计算机辅助仿真设计研究,完成了变速箱零件3D实体造型设计与2D工程图制作、部件总成虚拟装配设计,获得了新机器变速箱的结构形态. (3)根据变速箱虚拟装配结构和额定载荷下装载机牵引试验测得牵引功率、牵引力、力矩与速度参数变化情况,利用Pro/Mechanism进行了变速箱传动机构运动仿真,利用ANSYS进行了输出轴应力有限元分析,最后进行了机件数控仿真加工研究.上述研究对检验机件的合理装配结构、强度和实现数控加工具有意义. 研究结果表明,运用仿真设计理论和Pro/Engineer进行的工程机械变速箱仿真设计研究,使机器产品无纸自动化设计与制造、各种技术分析、性能模拟达到了实用阶段,对于改变传统设计方法的繁复与难以形式化的不足,提高机器设备的设计与绘图速度、降低研制费用和加快机器产品的更新换代、提高工程机械质量、性能和可靠性水平及其市场竞争力具有重要作用. 论文在分析了目前国内外液压冲击机械工作原理与控制技术现状的基础上,通过对传统的行程反馈调节原理液压冲击器的辨证否定,创新提出了基于变行程无级调节原理的新型液压冲击机械系统,全面、深入地研究了它的设计理论、工作参数调节原理和电液控制策略,从本质上揭示了这种新型液压冲击机械系统的工作机理.以液压冲击器活塞行程无级控制为目标,设计了一种全新的液压冲击机械变行程调节机构,并对其进行了计算机动态仿真和结构优化设计,为实现新型液压冲击机械输出工作参数的电液数字控制提供了理论依据；在分析了新型液压冲击机械系统运动规律和结构模型的基础上,建立了该系统的非线性数学模型,并进行了数字动态仿真,系统的研究了新型液压冲击机械系统各参数对其工作性能的影响,从中获得了有关新型液压冲击机械运动的规律性认识.针对新型液压冲击机械系统根据工作对象的不同可无级变频调能的技术特点,以高速开关电磁阀技术为核心,首次提出了新型液压冲击机械电液数字控制系统及控制方法,并对液压动力源泵的新型变量伺服系统和推进力伺服系统进行了深入研究,为实现新型液压冲击机械系统的机电液一体化无级调节控制奠定了理论基础.为准确评价液压冲击机械设备工作性能的优劣,论文率先明确的建立了以“软件即仪器”为本质的液压冲击计算机辅助测试(控)系统,实现了对液压冲击机械设备整体性能的正确评估.根据上述研究,研制了一台变行程无级调节的新型液压冲击机械设备BXC-350型液压凿岩机,并对其进行了实验研究,通过实验测试(控)表明,实验结果与设计及仿真结果吻合良好,达到了预期的理论研究效果. 为改变工程车辆传统设计计算与绘图的繁复和难以形式化的不足及其设计、制造依赖于二维工程图的落后现状,探求速度快、质量优的机器设计、制造理论方法,以铲土运输机械典型机种轮式装载机为例,结合与陕西新黄工机械有限责任公司研究所合作“工程机械CAD系统”研究课题,综合运用仿真设计理论和参数化设计软件Pro/Engineer三维实体造型系统,依据新黄工生产ZL50C装载机驱动桥和前后车架的技术与图纸资料,进行了工程车辆行走机构技术形态计算机辅助参数化仿真设计研究,为实现工程车辆自动化设计与制造作了探讨和研究. (1)综述了工程车辆传统仿真设计与机械CAD/CAM发展概况,紧密联系装载机行走机构的结构性能特点,阐明了课题研究的目的意义和思想方法,论述了参数化设计理论、Pro/Engineer二次开发和创建Pro/Toolkit应用程序的关键技术,阐述了利用Pro/Toolkit实现Pro/Engineer与MFC接口的过程,介绍了Visual C+6.0环境下,Pro/Toolkit程序头文件、库文件路径设置以及程序注册与运行的方法和原理,为装载机行走机构参数化仿真设计研究奠定了理论基础. (2)综合运用参数化设计理论和Pro/Engineer,进行了行走机构零部件计算机辅助参数化仿真设计研究,重点研究了在Visual C+6.0环境下,运用Pro/Toolkit对Pro/Engineer进行二次开发,开发出了具有直观、友好对话框的界面,输入基本参数即可生成相应机件三维模型的交互式工程车辆行走机构参数化仿真设计体系,运用该体系,根据ZL50C装载机行走机构的技术与图纸资料,完成了行走机构零件3D实体参数化造型设计与2D工程图制作、部件总成虚拟装配设计,获得了行走机构的结构形态,利用Pro/Mechanism进行了行走机构运动仿真,对检验机件合理装配结构和机构运动性能具有意义. 研究结果表明,运用参数化设计理论和Pro/Engineer进行的工程车辆行走机构参数化仿真设计研究,使机器产品无纸自动化设计与运动性能仿真达到了实用阶段,对于改变传统设计方法的繁复与难以形式化的不足,提高机器设备的设计与绘图速度、降低研制费用和加快机器产品的更新换代、提高工程车辆质量、性能和可靠性水平及其市场竞争力具有重要作用. 工程机械是我国装备工业的重要组成部分,在农田、水利、交通、市政建设维护和各类综合性机械化施工方面发挥了重要的作用.但是,现有工程机械产品存在一些不足之处.以挖掘机为例,传统单自由度机械式挖掘机坚固耐用,但输出不够灵活；液压式挖掘机可实现柔性化的输出,但又存在液压系统零部件加工装配要求高、寿命不长、漏油等缺陷.这是工程机械领域一个长期未能取得突破的棘手难题. 多自由度可控机构是机械技术与电子技术有机结合的产物,具有输出柔性化、刚度高、惯量低、承载能力强、动力学性能好等特点.国内外学者对可控机构开展了较多研究工作,但总体说来,有关成果还比较-零散、孤立,多是针对某种可控机构(如平面两自由度五杆机构)的研究,可供工程实际应用的机构构型依然很少.而且所讨论的多为平面机构,对空间可控机构的研究鲜见报道,尤其结合工程实际应用的研究还较少. 针对上述问题,本文将多自由度可控机构应用于工程机械产品,研究这类机构面向任务创新设计相关的理论和方法,主要工作及创新点如下： 1.提出了基于功能分析的面向任务机构型综合方法,并将其应用于工程机械产品的创新设计当中： 在对现有工程机械输出动作要求、机构拓扑结构要求等全面分析的基础上,运用功能分析方法,通过功能求解模型求解得到其输出运动的规律和特性.通过机构构型演化和基于螺旋理论的约束综合,发明了一系列平面可控机构式、空间可控机构式、变胞可控机构式工程机械产品的执行机构. 2.提出了新型可控机构式工程机械的结构学分析理论和方法： 针对平面和空间可控机构各自的结构特点,在运动副运动自由度旋量描述的基础上,求解了机构各运动链运动螺旋系的基.基于互易螺旋理论,研究了运动链终端约束及其在约束下的自由运动,进而得到了这类机构末端执行器受到的约束以及在此约束下的自由度数和运动输出规律, 针对具有变胞功能可控机构的特点,综合运用构态邻接矩阵、拓扑图、变胞机构的基因建模与构态进化的拓扑结构分析方法等,分析其工作原理和构态转化特点,得到了机构构态演变过程的生物学进化特性,发展了自由度为0的两种有向阿苏尔杆组作为新的变胞元并给出其表达方式,获得了变胞进化生长过程中构型的转化方式和蜕化方法,最后通过进化计算,得到了变胞源装载机构的基因模型表达式. 3.提出了新型可控机构式工程机械的运动学分析理论和方法： 针对平面可控机构式挖掘机的特点,以一种正铲式平面三自由度可控挖掘机构为例,运用闭环矢量法和约束方程建立了机构运动学模型,分析了机构的速度和加速度特性,求解得到了一阶和二阶运动影响系数.根据隐函数存在定理,求解了机构处于理论工作空间边界的条件,得到了机构的理论可达工作空间, 针对空间可控机构式装载机的特点,运用D-H参数法建立了铲斗可实现两维转动输出的可控装载机构的运动学模型,进而通过位移群的平移计算,求解得到了铲斗运动学输出参数与各个输入变量之间的映射关系. 4.提出了新型可控机构式工程机械的动态性能分析理论和方法： 以正铲式平面三自由度可控挖掘机构为例,考虑到驱动电机转子偏心旋转引起不均匀磁场的机电耦合关系,运用有限元建模方法建立了此类可控挖掘机构整个系统的耦合动力学模型,利用多尺度法,研究了系统在驱动电机电磁参数激励下的主共振问题,得到其在此情况下的一阶近似定常解,分析了系统主共振机理. 在上述理论分析的基础上,建立了多自由度可控机构式新型工程机械的虚拟样机模型,并进行了仿真分析.依据仿真结果,结合挖掘机和装载机完成典型挖掘、装载动作的要求,选取了各自驱动电机的型号以及相应的运动控制卡,设计了电气控制柜并开发了相关控制软件,完成了控制系统的搭建.制造了物理样机模型两台并进行相关实验,对本文所提出设计理论和方法予以验证,为后续实物样机的试制提供了参考. 在经济全球化的环境下,机械制造业的竞争实质上就是产品设计的竞争,如何快速地进行机械产品的开发是提高制造业市场竞争能力的一个关键问题,进行机械产品现代设计理论、方法和应用技术的研究是十分重要的一项基础性工作.在分析机械产品开发面临的变化和需要的基础上,提出了一种现代设计理论与方法体系结构的描述方法.通过分析网络环境下现代设计方法学的研究现状和特点,重点论述了智能设计、协同设计的概念、技术方法和关键研究内容,介绍了在设计知识表示方法、机械设计知识发现技术、知识仓库技术、机械产品知识仓库的功能体系结构、分布式协同设计原理、基于多智能体的协同设计技术等方面的研究进展.针对在我国“十一五”期间制造业发展的需要,指出进行智能设计技术、基于资源节约的设计方法、计算机辅助创新设计原理等八个方面的研究问题和发展趋势,对深入开展面向信息时代的现代设计理论和方法的研究具有理论指导意义. 近年来,飞机失事、航天器爆炸、桥梁坍塌、大型船舶和潜艇失事、核电站泄露等事故的频发,使人们对机械系统安全和可靠性的水平愈加关注；市场竞争的加剧、用户对机械系统产品属性要求的提高,使人们对机械系统的智能化水平要求更高；作为世界机械制造大国而非制造强国的中国,以“中国装备装备中国走向世界”为主旨的中国机械工业呼唤机械系统的原始创新.在这种前提背景下,机械系统运行性能状态监测技术得到了广泛关注和快速发展,状态监测故障诊断技术已在相关领域取得明显成效.随着节能减排的步伐加快,机械系统当前的维修保障模式也正在面对着巨大的挑战.如何保障机械系统安全、可靠、高效、低耗地运行仍是机械系统要研究解决的难题. 针对目前机械系统普遍存在可监测性水平低、在产品设计时未考虑系统可监测性问题的现状,文中围绕机械系统可监测性这一主题,以实现机械系统CBM和PHM为目标,以确保机械系统安全、可靠、高效、低耗、经济的运行为宗旨,将机械系统的可监测性上升到可靠性、维修性同等重要的性能地位,将状态监测设计纳入产品全寿命周期设计范畴,从状态监测技术和机械系统现代设计相结合的角度,基于系统理论和全寿命周期理论提出了机械系统可监测性设计理论体系.将可监测性设计理论体系的研究内容划分为四个方面：可监测性设计内涵；可监测性设计方法；可监测性分配方法(监测点优化布置方法)；可监测性设计评价方法.文中主要研究内容和成果如下： (1)在大量阅读国内外文献、开展科学问卷调研和对工程化项目总结的基础上,归纳出机械系统状态监测故障诊断目前存在的问题和不足,即机械系统的现代设计和状态监测故障诊断这两个方面在实际生产过程中存在相互脱节和各自为政的问题. (2)针对当前机械系统的现代设计与机械系统状态监测故障诊断脱节的问题,在研究机械系统运行特征及故障特点基础上,形成了可监测性的概念定义、内涵及外延等,规范了可监测性设计理论体系的基本术语；基于系统论和全寿命周期理论提出了完整的机械系统可监测性设计理论体系；将可监测性设计内容划分为四个部分,构建了可监测性设计理论体系框架和基于全寿命周期的可监测性设计理论工程化实施应用基本框架. (3)在论述可监测性设计工程实施特点的基础上,引入协同理论构建了基于协同理论的机械系统可监测性综合优化设计方法；基于分布式系统设计实现了机械系统可监测性设计信息协同通讯系统, (4)研究了机械系统可监测性分配(监测点优化布置),提出了监测点选取的要求和策略；传感器选取时注意的事项和制定了选取策略；基于层次理论的机械系统监测点优化布置方法和基于故障树理论的机械系统监测点优化布置方法. (5)构