等刚度圆锥螺旋压缩弹簧设计与制造

等节距圆锥弹簧与等螺旋角圆锥弹簧的设计与制造人们早已熟知.     

小半径曲线钢轨非对称打磨廓形设计方法

为设计可提升列车小半径曲线通过性能的钢轨非对称打磨目标廓形,对中国现有CN60钢轨廓形进行了几何推导;以钢轨廓形几何参数作为设计变量,以车辆系统多体动力学指标作为综合目标函数,考虑钢轨打磨约束条件,提出了一种针对小半径曲线钢轨非对称打磨廓形的多目标数值优化模型;基于差分进化算法编写了相应的数值计算程序,并选择合理的计算参数求解了优化模型;根据实际线路参数分析了优化后钢轨打磨廓形的轮轨接触几何特性,并验证了列车的小半径曲线动力学性能。研究结果表明:提出的优化方法具有较快的计算速度,优化模型仅迭代了97次即可获得理想的钢轨打磨廓形;非对称打磨使内外钢轨具有差异性的打磨位置与打磨深度,将轮轨对中位置向轨道内侧移动了约10 mm,且不会改变轮缘处的轮轨匹配特性,有效增大了轮对横移10 mm范围内的轮对滚动圆半径差与轮轨接触角差,降低了列车在通过小半径曲线时的轮对横移、轮轨横向力、脱轨系数和轮重减载率,提高了转向架的横向稳定性和轮轨磨耗性能;虽然该打磨方式获得的钢轨廓形增大了轮轨接触应力,但并不会引起轮轨塑性变形。由此可见,该设计方法为提高列车的中小半径曲线通过能力提供了一种可行途径。      

基于CAE的斜齿轮四板注塑模设计

在对塑料斜齿轮工艺分析的基础上,采用Moldflow软件对一模两腔的塑件进行填充模拟分析,确定了点浇口位置及冷却系统结构。根据CAE分析结果设计了模具的斜齿轮旋转脱模机构以及四板定距开模机构,并介绍了模具的设计过程。模具结构合理,推出可靠,成型塑件质量好。     

微型隧道顶管混凝土管节制作技术

微型隧道顶管混凝土管节作为一种在施工中受力特殊的管材,其内力分布不同于一般的埋管．因此顶管在设计、制作等方面也不同于普通管材。鉴于顶管设计、制作工艺的特殊性和重要性,结合曲线顸管隧道的混凝土管节制作工程,详细介绍了现场制作工艺,包括模具结构、止水钢环制作安装以及施工工艺流程．为混凝土管节设计、制作技术改进积累经验,且为同类工程提供参考。     

砂雨法饱和模型制样相对密度控制要素与评价方法

为满足动力离心液化试验相对密度（D_r）低的制样需求,实现砂雨法饱和模型制样相对密度的准确控制,建立了设备制模稳定性评价方法,通过自主研制一套适于饱和模型制样的鸭嘴式砂雨法装置,开展了三组干砂/饱和砂模型对比试验;通过分析出砂口尺寸、落距、移动速度等控制要素的影响,对新型装置制样性能进行了验证;采用微型动力触探仪测试饱和模型不同位置及深度的D_r空间分布,给出了模型均匀稳定性评价方法;建立描述砂雨法制样过程流速变化的数学模型和推导表达式,提出了控制稳态D_r的归一化标准. 研究结果表明:3 mm为低密实度制样的最佳出砂口尺寸;饱和模型D_r随水中落距的变化率为空中落距变化率的3.5倍,水中落距是饱和制样密实度的主导控制要素;出砂口移动速度最高达到颗粒落速的31%,对低密实度制样影响不可忽略;设备移速与落距对颗粒流速及试样D_r大小具有决定作用.      

42号高速道岔转辙器区钢轨磨耗规律的预测分析

为了弥补42号高速道岔钢轨磨耗规律理论研究的不足，建立了高速道岔钢轨磨耗发展的理论预测模型. 基于Archard材料磨损理论和车辆-道岔耦合动力学仿真分析进行钢轨磨耗深度分布计算；采用了一种自适应步长算法对岔区各特征位置钢轨型面进行更新，可有效减少误差累积、改善数值模型稳定性；基于理论预测模型研究了42号高速道岔尖轨和基本轨的磨耗分布和发展规律. 研究的主要结论如下:1） 直向过岔时，轮载过渡发生于35.0～50.0 mm断面之间；在轮载过渡前磨耗发展缓慢加快，轮载过渡区段磨耗发展迅速加剧，轮载过渡完成后磨耗发展有所减缓. 2） 侧向过岔时，列车进岔后很快就开始贴靠曲尖轨运行，9.1 mm断面即出现侧磨；随着曲尖轨逐渐加宽，尖轨轨肩始终存在较严重磨耗，直基本轨虽主要承担轮载，但磨耗相对曲尖轨要小得多；轮载过渡开始后曲尖轨磨耗分布变宽，轨肩磨耗显著减小，至全断面后曲尖轨磨耗再次显著减小；曲基本轨磨耗均主要分布于轨头中部，轮载过渡前磨耗发展逐渐加快，过渡开始后磨耗发展减缓.      

风沙冲蚀下钢结构涂层的界面应力与破坏准则

为表征和评价风沙冲蚀作用下钢结构涂层界面结合强度，以西北地区风沙流特征为背景，利用接触力学和界面力学理论建立了在风沙冲蚀作用下钢结构涂层的界面应力表达式.结合断裂力学理论和有限元分析方法，确定了钢结构涂层的界面起裂位置.在起裂位置处建立了考虑压应力影响的界面应力破坏准则.研究结果表明：当冲蚀角度为30°和60°时，最大界面剪应力分别位于冲蚀点前侧200 mm和180 mm处，最大界面压应力分别位于冲蚀点前侧100 mm和50 mm处，涂层界面的起裂位置为最大界面剪应力处.风沙冲蚀作用下涂层的界面应力破坏准则与莫尔-库伦强度准则相似，斜率的大小取决于沙粒的冲蚀角度，且当冲蚀角度为30°和60°时，斜率大小分别为-0.599和-0.467.     

缩尺轮轨模型中钢轨波磨的相似性

为了研究地铁小半径曲线线路的钢轨波磨现象,基于轮轨间饱和蠕滑力引起摩擦自激振动导致钢轨波磨的理论,对全尺寸和缩尺轮轨模型的相似性进行了研究. 分别建立1∶1和1∶5车辆-轨道系统的动力学模型,确定每个车辆模型在通过小半径曲线线路时前转向架导向轮对与轨道间的蠕滑力饱和情况;根据动力学仿真所得轮轨接触参数,建立轮对-轨道-轨枕有限元模型;采用复特征值分析研究各个轮轨系统的稳定性. 研究结果表明:全尺寸和缩尺车辆模型分别通过小半径曲线线路时,导向轮对内外车轮上的蠕滑力均接近饱和;轮对两端垂向悬挂力的偏差小于3%,轮轨接触角的偏差小于5%;相似不稳定振动模态对应的频率偏差均小于3%;缩尺轮轨模型在动力学表现及稳定性方面与全尺寸模型具有良好的相似性,故可用缩尺模型对钢轨波磨的形成机理进行理论与试验研究.      

多腔气囊式三层结构软体手指的研制

在分析气动手指屈伸原理的基础上,结合人体手指尺寸数据,设计出多腔气囊式三层结构的软体手指结构;建立了该软体手指制作模具的三维模型并进行3D打印;以液态硅胶为原材料,提出了软体手指的浇注制作步骤;设计并搭建软体手指组的气动控制系统,进行抓握实验,实验结果显示该手指组合可抓起直径不超过64 mm、重量不超过60.8 g的圆柱体,说明提出的软体手指设计方案合理、制作方法可行,为进一步的软体机械手或手指康复训练器研制奠定基础.     

计算既有铁路曲线坐标法拔距的一种新方法

为克服传统方法计算缓和曲线段拨距时,用弦长代替弧长引起的误差,基于坐标法整正既有铁路曲线的相关原理,提出了利用既有测点沿径向到拨后曲线的距离计算拨距的新方法.按照该方法,推导了测点的拨距及拨后坐标的计算公式,并将其计算结果与传统方法的计算结果进行了比较.结果表明,采用传统的坐标法计算拨距时,缓和曲线越长、半径越小,拨距和拨后正矢误差越大;拨距最大误差为1.3 mm,拨后正矢误差最大值为1.0 mm.