给定4R开链的八杆机构解域综合理论与方法

针对八杆机构四位置尺寸综合问题,提出了一种解域综合方法。首先根据给定4R开链的4个位置求解出满足要求的解曲线,并根据解曲线的可行区段建立解域。应用提出的八杆机构运动缺陷判断方法剔除解域中存在运动缺陷的机构,最后根据实际要求建立约束条件形成可行解域。设计者可以从可行解域中快速准确地挑选出满足要求的机构。解域综合方法有效地解决了八杆机构四位置尺寸综合问题,为八杆机构的综合及在现实中得到更广泛的应用提供了行之有效的新理论和方法。最后举例说明了八杆机构的四位置综合过程。

基于解域综合理论的八杆机构综合方法

根据解域综合理论给出了一种单自由度八杆机构的综合方法.首先,在对机构设计要求进行分析的基础上给定4R开链的4个位置.然后,为综合生成单自由度八杆机构在4R开链上添加3个RR杆,同时根据添加RR杆时所得解曲线建立解域.最后,剔除解域中不满足设计要求的机构解,形成最终的可行解域.设计者可以直观准确地在可行解域内选取可行机构,这有效地解决了四位置综合机构选取的盲目性问题.综合示例表明,解域综合理论与方法为快速设计出满足要求的八杆机构提供了一个简单有效的途径.

六杆机构四位置运动生成的解域综合理论与方法

针对Stephenson-Ⅱ型六杆机构四位置运动生成问题,给出基于布氏曲线的广义布氏曲线概念及其方程,同时给出解域综合方法.该方法首先求解出满足要求的解曲线,而后利用雅可比矩阵行列式值符号及机构运动连续性条件剔除解域中存在运动缺陷的机构,最后根据实际需求附加约束条件形成可行解域图.给出的综合示例验证了解域综合方法的可行性和有效性.该方法简单且便于编程实现,同时对其他多杆机构的综合也有参考借鉴意义.

给定两连杆运动面的Watt-I六杆机构空间解域综合方法

针对运动生成Watt-I型六杆机构综合问题,给出了一种基于空间解域的综合方法。该型机构中作为末端执行构件的连杆和一个四杆机构的连杆运动面相连,因此需要给出这个连杆运动面的位置。该方法首先综合四杆机构,然后将二杆组添加到四杆机构上。对于四位置问题,四杆机构综合可得到无穷多机构解,而对于任意四杆机构又有无穷多种添加二杆组的方法。本文以四杆机构的平面解域为基础,将综合所得无穷多六杆机构在一个有限的空间区域内表示出来,还给出一种能有效判断Watt-I型六杆机构回路和分支缺陷的方法。通过对综合所得无穷多机构解进行判断,建立六杆机构去除回路分支缺陷的空间可行域。空间解域的应用使设计者能够从整体上把握六杆机构的可行解的全部解空间,从而使获得附加更多条件的最优机构成为可能。

部分断面TBM推进机构的设计及刚度性能分析

针对部分断面掘进机串联支撑机构刚度弱、异形TBM断面适应性差、开挖盲区难以处理等问题,设计了基于6-SPS并联机构的部分断面TBM推进机构,提出了考虑平台局部柔性的刚度预估模型建立方法。首先,初选地质条件,根据总推力预测模型确定推进反力、设计推进机构,在逆向运动学的基础上,采用直角坐标边界搜索法计算机构的位置工作空间;然后,通过推导支链与平台的微小位移映射,考虑支链柔性,将动平台重力视为外载荷,使用有限元软件识别平台与支链接触处的柔度系数,建立了推进机构半解析静刚度模型,借助有限元软件验证了模型的准确性;最后,对比分析了平台局部柔性对刚度性能的影响。结果表明,考虑平台局部柔性的刚度模型更精确。研究为部分断面TBM推进机构的设计及样机研制提供了理论基础。

基于多传感器融合的城市道路目标检测方法

面对动态目标种类繁多的城市道路复杂场景,单一传感器无法获取准确全面的目标状态信息,针对上述问题,提出了一种基于多传感器信息融合的城市道路目标检测方法。首先,基于中心点图像检测网络获取目标尺寸大小、估计深度等信息,构建3D感兴趣区域截锥,获取目标初始状态信息,利用体素网格滤波法进行激光雷达点云预处理,减少点云冗余信息,并提出一种F-PointPillars方法融合激光雷达与毫米波雷达点云特征信息,获取目标位置和速度信息。然后,在截锥区域内,依据最近相邻原则匹配目标图像对应的点云信息,数据关联后将融合结果输入归一化头网络,获取目标准确全面的目标状态信息,为下一步决策控制提供精准数据。最后,在标准数据集Nuscenes上进行评估,与单相机检测方法和激光雷达融合毫米波雷达检测方法相比,NDS得分分别增加了9.4%和15.6%,平均尺度误差和平均角度误差分别降低了4.9%和2.9%,验证了上述方法的有效性。

给定6R闭链的八杆机构四位置综合

在给定6R闭链上添加2个RR杆形成32种单自由度八杆机构。首先依据扩展布氏曲线理论求出解曲线,在解曲线上添加2个RR杆得到了所要综合的八杆机构。由于解曲线上的每一点都可以作为添加RR杆的点,因此可以得到无穷多解。通过把解曲线进行变换可以得到表示无穷多解的解平面,称为解域。根据闭链上添加的两个RR杆是否相关,把解域分为2类。采用杆组法对机构进行分类并进行运动分析。根据机构是否能顺序通过给定闭链的4个位置判断机构是否有缺陷,去掉解域中有缺陷的机构就得到了机构的可行解域。在可行解域中,根据机构的原动件可转动的角度范围,将原动件为曲柄和非曲柄的机构进行区分。解域综合方法可使设计者能更直观、准确地选择满足要求的机构,提高了设计效率。最后,通过一个八杆机构的综合示例具体说明了该类四位置综合的过程及结果。

5-CS空间刚体导引机构缺陷判定

提出了一种能实现空间刚体导引的5-CS空间并联机构,并给出了综合该类机构时运动缺陷的判定方法。首先使用旋量理论推导5-CS机构完整雅可比矩阵的计算公式,并计算机构在给定位置的雅可比矩阵行列式的值,如果各位置的雅可比矩阵行列式值的符号发生变化则机构存在缺陷,如果没有发生变化则应用牛顿迭代法对各给定位置区间进行机构的位置正解分析,以确定在区间内是否存在分支缺陷和回路缺陷。运动缺陷判定过程中会对机构在给定的位置区间内运动过程中完整雅可比矩阵的变化情况进行分析,如果存在完整雅可比矩阵行列式为零的位置(即奇异位形),则机构存在分支缺陷,如果给定位置在不同回路中,则机构存在回路缺陷。运动缺陷判定是机构综合能顺利进行的方法基础。本文还提出了双驱动控制方法以解决机构的分支缺陷问题。最后举例说明了5-CS机构的运动缺陷判定过程。

小直径TBM管片吊机提升臂液压缸的疲劳寿命分析

提升臂液压缸作为小直径TBM管片吊机的关键动力驱动部件,其失效将会导致整个设备的瘫痪。为此,分析了不同工况下提升臂液压缸的受力情况,完成了液压缸的三维建模,校核了液压缸工作过程的稳定性,并利用ANSYS Workbench对简化后的液压缸模型进行了静力学分析,得到液压缸各部分应力分布。利用Fatigue Tool模块分析了液压缸的疲劳寿命,分析结果与理论计算结果的相对误差为8.30%,为提升臂液压缸的及时维护提供了数据支持。

六杆机构的双目标轨迹综合与运动分析

六杆机构是一种被广泛应用的机构,为保证机构设计精度,提高设计效率,给出了六杆机构双目标轨迹综合与分析一体化设计方法。首先,建立六杆机构轨迹综合方程,分析得出该六杆机构双目标轨迹综合最多可实现给定5位置的精确轨迹综合。然后,为实现综合方程的高效精确求解,引入再生同伦算法,克服了代数求解消元难、近似求解初值选择难的问题。为筛选出综合所得机构中具有实际工程应用价值的机构,基于2R杆组叉积符合开展了六杆机构运动缺陷判定,建立六杆机构环路方程进行运动学分析。最后,以残障者移位机开合机构设计示例,验证所提理论与方法的正确性与有效性。

基于流固耦合的盾构螺旋输送机螺旋轴力学仿真分析

为了提高螺旋输送机施工过程中螺旋轴力学性能,减少盾构施工过程中因轴断、轴裂引起的喷涌事故。文中基于计算流体力学(CFD)的理论基础,针对6 m级盾构螺旋输送机螺旋轴建立参数化模型,结合VOF(Volume ofFluid)多相流耦合模型对变螺距情况下的螺旋输送机渣土运输过程的流体特性进行仿真分析,并将流场压力分布加载到螺旋轴上进行应变特性分析。研究结果表明,螺旋输送机内部流场压力和速度沿螺旋轴存在线性变化的规律,CFD-VOF耦合模型可以准确地模拟出渣土输送过程的流体特性。经过多组不同工况对比仿真分析,当螺距为600 mm时,螺旋输送机螺旋轴的力学性能相对较优,证明优化螺距参数可以提升螺旋轴的性能,为盾构螺旋输送机螺旋轴的设计提供了新思路。

基于知识图谱的国内外模块划分研究热点与演进分析

以中国知网(CNKI)和Web of Science(WOS)期刊库为数据来源,借助CiteSpace软件绘制科学知识图谱,对2000—2019年国内外模块划分研究文献的年度发文量、作者-机构合作分布、研究热点与演进趋势进行可视化分析,指出:模块划分领域的研究持续受到国内外学者的关注,主要经历了起步探索期(2000—2008年)、快速增长期(2009—2015年)和平稳发展期(2016—2019年)3个阶段;从核心作者和研究机构分布情况来看,中国和美国在模块划分领域的研究成果最为突出,表明中国已成为该领域在国际舞台上的中坚力量,但美国等发达国家依旧是主要研究群体;国内外研究热点多集中于产品绿色模块划分、产品设计、大规模定制等方面,国外研究更专注于复杂网络、多目标优化、生物网络模块性等多学科领域,国内则更侧重于对模块划分理论方法的研究,且应用范围较窄;未来研究将围绕基因网络、动力学分析、数字孪生等关键词展开,其中,解决复杂产品全生命周期模块的组织与布局,以及借助数字孪生把握产品功能模块粒度划分将是未来研究的重点与攻关方向.

虚拟仿真教学在机械原理课程中的应用研究

机械原理课程是机械类专业学生在大学期间必修的专业基础课程,在机械类课程中起到承上启下的作用,旨在培养学生的创新设计思维、培养学生提出—分析—解决问题的意识与能力。研究将结合现代教育思想,针对当前机械原理课程教学过程中存在的问题,并基于虚拟仿真教学提出改进措施。

基于差异性区域预测的行人与骑车人联合检测

本文中针对自动驾驶车辆在环境感知过程中易将行人与骑车人混淆的问题,提出一种有效区分行人与骑车人的联合检测方法,并基于快速区域卷积神经网络Faster R-CNN进行改进。首先,通过增加一个子网络提取图像形状特征通道,将其与主干网络生成的特征图进行聚合,额外的形状语义通道用以辅助检测器区分行人与骑车人的特征;接着,通过构建差异性区域预测单元,以区分行人与骑车人差异部位,将建议区域划分为多个部件并计算其置信度,根据该置信度对部件特征进行加权;最后,将主体特征与加权后的部件特征聚合后送至分类器进行分类。在本文中构建的行人-骑车人数据集和公开的Caltech数据集中进行测试的结果表明,改进后的检测方法能有效减少将骑车人误检为行人的情况,具有较高的检测精度。

基于谱聚类算法的复杂机械产品模块划分方法

针对复杂机械产品系统维数高、单元数量大所引起的多维度强耦合设计制造难题,提出了一种基于谱聚类算法的模块划分方法.该方法基于功能-流-结构分解法实现了对产品的层次化分解,应用模糊数学定义特征元素之间的相关性,在此基础上构建了基于数值型设计结构矩阵的产品零部件关联关系模型,通过引入谱聚类算法将零部件聚类问题转化为图的最优划分问题,构建了基于模块内平均内聚度和模块间平均耦合度的模块划分评价指标,进而实现了产品的模块划分.实例验证结果表明,该方法能有效降低复杂机械产品设计和制造的复杂度,是科学有效的.

3-2H2S并联机器人运动学和动力学性能分析

本文提出了一种含可预紧虎克铰铰链的新型3-R2H2S并联机器人。在其结构简化和一阶影响系数矩阵分析的基础上,将二阶影响系数矩阵引入全域性能指标中。通过设置不同的结构参数,对3-R2H2S并联机构进行速度和惯性力指标分析,讨论了在可达工作空间内机构尺寸变化对机构性能的影响,并绘制相关指标的等高线性能图谱,得到了机构性能的最优组合。该方法为该类型机器人结构优化设计和机构性能分析提供了理论依据。

Watt-Ⅰ型六杆刚体导引机构的解域综合方法

给出了Watt-I型六杆机构尺寸综合的一种新方法.该方法对于刚体有限分离四位置问题通过建立机构解域,最终能够得到满足给定设计条件的全部可行解.本文首先给出解曲线公式,并介绍解曲线的映射和构成平面解域的方法.然后给出该类型机构的回路与分支缺陷判定方法.通过缺陷判定得到无缺陷的机构解可行域,从而使设计者能够得到满足更多设计要求的更优机构,避免选择机构的盲目性,提高设计效率.最后,通过综合示例说明本文所提出方法的综合过程,证明了方法的实用性和有效性.