基于二自由度可调机构的新型VCR发动机运动方案设计方法的研究

针对现阶段VCR发动机的设计方法存在不完整、不透明的问题,本文提出一种基于二自由度可调机构的新型VCR发动机方案的设计方法。首先使用拓扑缩图插点法对二自由度9杆及构件数低于9的机构进行型综合,并系统地为新型VCR发动机进行机构选型。其次,根据给定的设计指标,对新型VCR发动机机构进行尺度综合,提出能同时满足机构传动角和机构整周转需求的几何计算方法,确定了二自由度可调构件位置变化与压缩比变化的函数关系,实现了压缩比范围的精确控制,为VCR发动机的创新设计提供了相应的理论依据,同时还拟定出完整的设计流程。

基于动力学性能的粉柱成型高速凸轮运动规律设计

粉柱成型凸轮机构在高速运转时,会引起从动件较大的弹性变形,机构会出现严重振动,从动件输出端运动将偏离预期运动,产生无法忽视的动态误差。此时采用传统方法所设计的凸轮机构运动规律无法完全满足工作需求,为此本文提出一种基于动力学性能的高速凸轮运动规律设计方法。首先建立凸轮传动系统的动力学模型,对其进行动力学分析。然后根据所得凸轮系统动力学特性建立动力学性能评价指标,再将样条曲线作为过渡曲线,建立优化目标函数,并通过遗传算法实现目标函数的求解。在以动力学指标为主的同时,本文还综合考虑了其它运动学指标,保证了高速凸轮机构从动件输出端的运动和动力稳定性,为高速凸轮机构运动规律的设计提供了一个实用的基于动力学性能的设计方法。

基于改进HybridA^(*)的非完整约束机器人路径规划算法研究

为了实现单舵轮AGV在物流场景下的精准自主导航,针对基于HybridA*算法搜索的路径容易贴近障碍物的缺陷和算法在路径平滑后可能与障碍物冲突的问题,本文提出一种基于改进HybridA*的非完整约束轮式移动机器人路径规划方法。对于路径搜索部分,将距离场地图引入启发式函数,以提高搜索效率,并保持搜索路径远离障碍物;对于路径平滑部分,将优化问题转化为二次规划问题,通过边界约束保证避障效果。在ROS平台上仿真实验的结果表明,该路径规划方法可有效用于非完整约束系统,为单舵轮AGV自主导航的准确运动奠定了路径智能规划的基础。

底辊轻量化实用设计中减重孔临界开孔率的研究及其应用

根据辊切设备的运动特性,提取了底辊的轴向转动惯量和转子质量作为轻量化评价指标。针对拓扑优化结构的不可加工问题,使用B样条曲线和多段弧线依次对原拓扑结构进行结构圆整处理,降低原轻量化结构的加工难度。针对需要深孔加工的棒状、柱状零件提出转子类结构的开孔率表征参数。通过对不同孔数、孔径、孔位置的转子开孔与其应力分布关系的研究,给出惯性载荷下转子开孔率与应力集中系数的关系式。通过粒子群优化算法对基于单级减重孔的轻量化方案进行迭代优化。结果表明:样条拟合方案减重率34.68%,性能提升率19.85%;分段曲线拟合方案减重率34.18%,性能提升率19.27%;组合孔方案减重率28.21%,性能提升率15.45%;基于目标优化的单级孔方案减重率29.28%,性能提升率16.02%。

非均匀辐照下TCT结构光伏阵列输出特性研究

网络状连接方式(Total-Cross-Tied,TCT)结构光伏阵列在组件表面辐照度轻度不均匀情况下输出稳定性最优,其阵列输出特性具有重要的研究意义。文章以一种基于Matlab/Simulink中S-Function Builder模块建立的光伏组件仿真模型为基础,从组件电流电压变化的角度分析了TCT结构光伏阵列在非均匀辐照下的输出特性曲线,结果表明:TCT结构光伏阵列在不同失配条件下具有不同输出特点,为以后电站的建设规划与运营维护提供了参考依据。

高速柔性化生产中机电一体化系统的功能配置

配置方案选取的不同会影响机电一体化系统的技术性能和功能实现。本文以一种复杂导向装置为例,探究驱动和传动单元的最优功能配置原理和方法。并将其应用到高速柔性化生产系统的设计中。结合导向装置的功能需求与工作原理,将总功能分解为五个子功能,其主要子系统可概括为运动控制模块和机械传动模块。通过对传统导向装置的子功能配置方案进行分析与研究,进行机电一体化系统的功能优化重配置。从机械传动模块的设计难度、子功能的技术特性、驱动控制特性的优劣等多方面综合考虑,得到最佳的功能配置方案及评价方式。

新型高速包装机推手机构的系统化设计方法研究

为提升高速包装机械的工作效率,新型烟包推手机构的创新设计受到重视,其主要设计难点在于要求烟包推手机构执行构件按某种复杂轨迹进行精确运动并保持特定姿态。因此,本文基于德国产品研发标准VDI 2742、产品研发方法VDI 2221和现代产品研发理论,结合烟包推手机构的复杂轨迹要求和特定姿态要求,提出一种系统化的烟包推手机构设计方法。首先,根据系统化的烟包推手机构设计方法,对有复杂轨迹和姿态要求的新型烟包推手机构进行需求设计和概念设计,得到新型的烟包推手机构方案;其次,依据烟包推手机构技术需求清单的尺度要求,对新型烟包推手进行精细设计,得到机构构件的具体参数;最后,根据设计所得的构件参数,对新型烟包推手机构进行结构设计,利用Adams软件进行动态分析,验证了烟包推手装置的可行性。通过机构方案设计结果,证明该机构设计方法能实现对烟包推手机构的系统化设计,大大提高机构设计的系统性、有效性以及可行性。

主动共振式消声器的性能优化研究

以一种基于弹簧-质量系统的主动共振式消声器为研究对象,通过引入相位滞后补偿环节实现控制回路的改进,根据给定消声性能指标确定补偿环节参数并编写了用于确定参数的程序。以方形截面管道模型为例,在将系统的自激啸叫限制在6 dB前提下,利用上述方法对控制回路进行改进后,理论上至少可以使管道下游30~1000 Hz频段的平均消声量由1.7 dB增至3.0 dB,这表明,只需在回路中添加一个低阶滤波器即可改善系统消声性能。

基于五杆支链性能优化和配置的并联机器人设计方法研究

随着运动任务要求的多样化和复杂化,传统并联机器人设计方法的不透明性和动平台的不变性,导致设计结果会出现偏差且柔性化程度较低。因此提出一种基于五杆支链性能优化和配置的并联机器人设计方法。首先利用解析和几何法结合,完成五杆机构运动分析和奇异性分析,根据相关性能评价指标完成支链五杆的尺度综合。之后,提出平面几何投影法将要求工作空间投影到支链五杆的最佳工作区,综合考虑工作空间及运动性能的需求,实现了并联机器人的设计和配置,提高了设计透明度。