基于Ansys Additive对激光选择性烧结316L不锈钢工艺优化

工艺参数是影响增材制造部件成形率及性能的重要因素。因此,优化工艺参数对于提高增材制造部件的物理和力学性能至关重要。通过试验与仿真研究在不同工艺参数组合下对选择性激光熔化(SLM)制备的316L不锈钢试样力学性能和缺陷的影响。结果表明:在其他参数不变的情况下,扫描间距的增加导致试样密度下降,观察到此时产生了更多的未熔合缺陷。最终确定SLM制备316L不锈钢的最佳成形工艺组合为激光功率200W,扫描速度700mm/s、扫描间距0.05mm,该组参数下成形件密度达98.86%。

基于Bezier曲线的差速驱动机器人混合避障路径规划算法

为实现差速驱动机器人在避障环境下的平滑最优路径规划,提出一种基于Bezier曲线的差速驱动机器人混合避障路径规划算法.首先,建立差速驱动机器人运动模型,用于操控左右两个驱动轮线速率,完成机器人转弯及非匀速运动;其次,利用Bezier曲线描述路径状态,将路径规划问题转换为产生Bezier曲线有限点方位优化问题,提升机器人的运动平滑性;最后,引入遗传算法将二维路径编码简化为一维编码问题,将路边约束、动态避障需求及最短路径需求混合成适应度函数,使机器人尽快脱离局部极小解,成功绕过障碍物抵达目标点.仿真实验结果表明,该方法的避障路径规划效果较好,避障路径距离为30.19 m,且避障用时低于对比方法,最长避障用时为5.3 min.

基于一种半开式滑槽球副的3-PSP并联平台设计

提出在并联机构中应用一种1移动3转动半开式滑槽球副结构,该运动副将1个移动副和1个球副集成为一个复合的运动副,可以缩短并联机构中支链的尺寸链,有助于提高并联机构精度.基于半开式滑槽球副设计了一种3自由度(3-DOF)PSP三轴并联平台,通过对此机构进行的运动分析和支链的精度分析,导出各个支链的逆解方程,同时根据影响支链运动精度的各个因素给出支链系统误差的线性补偿方程,证明此并联机构具有易于控制、运动精度高的优势.

基于Solidthinking Inspire 活扳手的拓扑优化设计

采用Solidthinking Inspire软件对扳手进行结构优化,首先用SolidWorks软件对活扳手建模,再将CAD模型导入到Inspire中进行优化分析,将优化后的模型导入到SolidWorks中进行模型重构,再次导入到Inspire中进行强度分析。通过拓扑优化,活扳手的质量减轻了15%,最大米塞斯等效应力下降了10%,既减轻了质量,节省了材料,又提升了操作的简便性,达到了拓扑优化的设计需求。

基于恒温控制的FDM3D打印机PID系统设计

基于熔融沉积成型原理(FDM)的3D打印机具有结构简单、经济的优点,但是其成形表面质量不稳定,表面粗糙度值较大,究其原因主要是成型温度对打印质量具有重要的影响。受环境温度、风速等因素的影响,挤出头温度变动较大。文中通过研究影响FDM打印机质量的因素,提出了一种采用PID控制方法实现打印挤出头的恒温控制,在对设定的PID控制系统进行仿真中,通过采用Ziegler-Nichols工程整定法实现了S型阶跃响应曲线适用延滞一阶惯性环节,并运用Cohn-Coon公式得到了受控对象的特征参数,从而保证了控制精度。

基于Newmark法的三角形板单元局部效应修正

在一般有限元法的基础上推导了三角形板单元局部效应修正公式，利用Newmark逐步积分法在不同荷载激励下对结构进行动力响应分析。计算结果表明，考虑局部效应可以使动内力计算结果更为准确。在进行大型复杂结构的动力响应分析时，通过考虑局部效应，可在计算模型大大简化的同时，获得较为精确的计算结果。

基于FDM彩色3D打印自适应控制系统的设计

随着3D打印技术愈发普及,市面上现有的基于混合多丝的彩色3D打印机因存在颜色库不全、混合颜色分辨率不高等缺陷而无法满足广大需求,为解决这一问题,提出了搅拌混色、实时调色和适宜温度场的综合方案。采用基于CMY-KW(红、黄、蓝、黑、白)调色原理自组开发设计的“五进一出”搅拌喷头;基于改变PWM输出占空比,实现步进电机的速度自由切换的原理搭建配套控制系统;基于调整PWM输出占空比改变多个风扇转速的原理,构建适宜稳定空间温度场,并对温度场进行仿真,以便观察和对比打印效果;通过打印实验,验证搅拌混色的可行性、控制系统的有效性和适宜温度场的优化性。该实验完成了彩色3D打印,为彩色3D打印技术的研究提供了一种新的解决方案。

基于热力学分析的FDM3D彩色打印喷头结构优化

基于FDM3D打印技术的前提下,利用品红黄蓝三原色配色原理设计了用于彩色3D打印配色的五进一出打印喷头.针对于熔融沉积3D打印,打印头在打印过程中存在热结构和分布的不合理会影响整个打印过程的精度和打印件的质量.采用热力学分析方法对于设计的五进一出打印喷头的结构进行分析优化,可以更加直观地观测到打印过程中喷头的温度分布,验证了五进一出打印喷头结构的合理性,为基于FDM的彩色3D打印提供了技术理论支持.

基于FDM 3D打印的模型数据前处理

针对三角面片之间存在繁杂冗余的拓扑关系,冗余数据繁杂直接影响后期切片处理的操作,提出一种基于广度优先搜索的STL文件拓扑优化的算法。当读入一个起始顶点时,通过广度优先搜索访问具有直接邻接关系的第一层顶点,同时标记每个顶点的时间标签顺序,接着更新三角面片的数组。通过广度优先搜索快速存储完所有的三角面片后,以VS2017和QT5.14为平台,利用OpenGL技术仿真模型显示原图和点云形式,为后续切片处理提供了方便。

基于双自由度减震悬架的雪橇结构设计与仿真分析

针对目前雪橇车由于设计与结构的原因而存在行进中产生较大颠簸和冲击的问题,提出一种双自由度雪橇独立悬架系统,在该悬架系统中包括一个阻尼移动副和一个转动副,通过球销副与减震器配合可以把路面作用于雪橇板上的垂直反力、侧向反力传递到整个雪橇车身,以保证雪橇平稳行驶并提高舒适性.采用ADAMS软件对雪橇机构悬架系统在不同路况下产生的振幅进行仿真,并用Solidworks三维建模软件对雪橇板应力分布进行了仿真分析,结果表明该减震悬架系统能够大大降低雪橇在复杂路况下产生的震动.

大气场景模拟器中的湍流模拟方法

提出了一种大气场景模拟器中湍流的模拟方法,该方法通过使用静相位片模拟大气湍流,能够在一定大气动态范围内模拟大气条件,模拟激光在大气中传输时产生的各种效应,实现了在实验室内进行激光大气传输试验的要求。给出了该系统的硬件设计和系统工作状态下模拟激光传输时各种效应的理论模型。

1.06μm激光在对流层传输中的衰减预测

激光在大气中的传输特性是研究激光探测设备中光电系统设计的一个关键问题。本文分析了对流层中影响激光传输的各种因素,给出了在晴朗、雾、霾、雨、雪等各种天气状况下1.06μm激光在大气传输中的衰减预测算法及数值,对1.06μm的激光通信、激光雷达和激光制导等红外激光系统的设计有一定的参考价值。

锯切表面粗糙度的综合评价

为了提高木材锯切表面的加工质量 ,探讨了微观不平度十点高度Rz 在评价锯切表面粗糙度方面的可行性 ,并提出综合使用Rz 和Ry 两个参数来评价锯切表面粗糙度更加合理。

木材锯切表面粗糙度的测量

首先探讨了利用微观不平度十点高度Rz评价锯切表面粗糙度的可行性,然后在分析了锯切加工的进给量对Rz值的影响的基础上,提出综合使用Rz和Ry两个参数来评价锯切表面粗糙度更加合理。

相位片湍流仿真装置中的激光漂移效应

为了在内场中开展激光传输特性实验研究,设计了一种基于Kolmogorov谱的随机相位片的大气湍流物理仿真系统,并用该大气湍流模拟仿真系统对激光漂移效应进行了研究。采用光束质量分析仪对模拟传输的光斑图像进行采集和分析,通过比较实际漂移方差与理论漂移方差,验证了该湍流仿真系统模拟和评价光束在仿真传输中的性能。实验分析表明,基于湍流相位片物理仿真系统模拟的光束漂移方差与理论曲线基本一致。

空间场景模拟器的光源系统设计

针对空间场景模拟器的需要,本文提出采用子通道滤光技术和DSP控制技术来模拟恒星光谱和亮度,可以精确地模拟恒星的星等亮度和光谱。理论分析表明,光谱滤光子通道越多,模拟的光谱越接近真实的光谱。同时理论上也证明了采用DSP的PID技术可以更为精确和稳定的控制输出的光强。最后给出了一致性的实验结果。

微型3-PSP并联机构的工作空间及运动学分析

为满足在有限空间内实现对激光光束角度快速调节的需求,提出一种微型3-PSP空间并联机构,其中静平台的直径为Φ50 mm,机构整体高度范围为74 mm^80 mm;应用封闭环矢量法,建立并联机构运动学模型,得到机构运动学逆解;根据并联机构结构的几何特性求解运动学正解;在运动学逆解的基础上,结合驱动杆行程及机构结构参数,利用数值搜索法分析该机构的工作空间,并在Matlab中建立数学模型,绘制其可达工作空间点集;最后利用Solid Works及Adams协同仿真,对3-PSP并联机构进行正运动学仿真,证明机构能够实现三个自由度的运动,且运动平缓,无突变点。

锯片锯料角对锯切表面粗糙度影响机理分析

分析了锯料角影响锯切表面粗糙度的机理 ,阐述了锯料角与锯料量对锯切表面粗糙度的影响。分析结果表明 ,只要锯料角不变化 ,则锯料量的变化对锯切表面粗糙度不起任何作用。锯料角影响锯切表面粗糙度的机理为开发新型锯片。

影响框锯锯切粗糙度的机理初探

推导出了框锯据痕深度公式。该公式表明，齿距、锯料角、锯切速度以及进给速度等因素是影响框锯锯痕深度的主要因素。并分析了各因素对锯切粗糙度的影响机理。在结论中指出，框锯同样有每齿进给量与锯切表面粗糙度相互矛盾这一问题，解决的途径是减小锯料角的角度．

一种微型3-PSP并联机构的运动学、雅克比矩阵及运动奇异性分析

为实现在狭小空间内对激光光束角度进行快速、精准调节的目标,提出一种微型3—PSP空间三自由度并联机构。该并联机构共有三条运动支链,每条支链均有由一个S副和一个P副嵌套而成的混合副。首先应用封闭环矢量法建立并联机构运动学模型,并求得机构运动学逆解;然后根据并联机构的几何特性,求解运动学正解;最后对并联机构的速度和加速度进行分析,分别得到速度和加速度的雅克比矩阵,并在此基础上对机构运动的奇异性进行分析。