一种基于振动舒适性的山地自行车后悬架参数设计方法

采用实验方法,比较了在不同频率简谐激励下后悬架配有不同类型减振器时全减振山地自行车车架的振动特性,发现在一定频率范围内弹簧减振器具有良好的减振效果.通过对具有弹簧减振器后悬架山地车的车架振动实验验证了该车架动态仿真模型的正确性,在此基础上建立了整车动态仿真模型.借鉴国际标准ISO2631-1中人体承受全身振动的评价方法,给出了自行车骑行过程中振动舒适性的评价指标.采用均匀设计试验法进行了整车动态仿真实验,并通过逐步回归分析找到了减振器刚度和结构尺寸等后悬架设计参数与评价指标之间的映射关系,同时利用规划求解方法对设计参数进行了优化.研究过程为山地自行车后悬架的设计提供了一种有效方法.

山地自行车后悬架机构优化设计方法

分析山地自行车后悬架主要类型,将其归纳为单铰结构、摇臂驱动四杆机构和连杆驱动四杆机构三类。在归纳现有山地自行车后悬架机构图谱的基础上,建立减振器所受轴向力与后轮轴所受垂直力之比与后轮轴角位移的映射关系,探讨这种关系对骑行振动舒适性及操控性的影响。以典型样车为例,比较不同形式后悬架机构力比映射特性的差异,得到四杆机构后悬架刚度小于单铰结构后悬架刚度的结论。在此基础上,通过分析找出影响后悬架系统性能的设计参数为:连架杆长度、连杆长度和减振器与车架连接的位置,并以这些参数为设计变量,以实际结构空间限制为约束条件,以设定的力比曲线为优化目标,通过典型实例优化后悬架系统的设计参数,给出一种后悬架机构尺度综合方法。

C/Cu复合材料的摩擦学性能研究

碳纤维增强铜基复合材料（简称Ｃ／Ｃｕ复合材料）是一种用作无润滑摩擦副的新材料。本文介绍了在无润滑条件下Ｃ／Ｃｕ复合材料－４５钢的滑动摩擦试验。试验结果表明，粘附磨损在磨损过程中占主导地位。在某一速度下，当试块上的裁荷较小时，磨损率较低，并且摩擦副具有良好的减摩性能。但当载荷增大到某一值时。

一种外骨骼式康复机器人训练效果仿真

针对外骨骼式下肢康复机器人训练有效性的问题,开展了基于人体生物力学软件Any Body的康复训练仿真实验研究.通过人体动作捕捉实验,获取一成年男子在正常步行时的运动学信息,利用Any Body建立人体步行模型,并以下肢肌肉受力情况为依据确定下肢主要肌肉群.建立人-机系统模型,借助Hill方程,以人体下肢肌肉收缩速率作为判断标准,通过模拟实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人的康复运动,获取下肢主要肌肉的收缩速率变化情况,并将其与正常步行时的肌肉收缩速率进行比较与分析.结果表明,两种情况下大腿肌肉群的收缩速率变化情况基本一致,小腿与髋部肌肉群差异较明显.改进外骨骼结构,使其能够同时实现在冠状面内的运动,比较在两种结构下的下肢主要肌肉收缩速率变化情况,结果表明髋部肌肉产生了较为明显的波动.因此,能实现矢状面内运动的外骨骼式下肢康复机器人能够有效训练大腿肌肉群,但对小腿与髋部肌肉的训练效果不明显,加入冠状面运动后,能提高对髋部肌肉的训练效果.

Si_3N_4陶瓷/冷激铸铁的摩擦学性能研究

采用块 -盘摩擦磨损试验机考察了陶瓷与冷激铸铁在干摩擦条件下的摩擦磨损行为 .通过研究发现 ,该摩擦副的摩擦系数随载荷和速度的增大而减小 ,当载荷和速度较大时 ,陶瓷的磨损严重 ,而由于摩擦温度升高引起的冷激铸铁材料的转移也会使陶瓷出现负磨损 .对磨损表面的形貌分析和化学成分测试结果表明粘着磨损和疲劳磨损在磨损过程中占主导地位 .

单自由度可调下肢康复机器人机构优化设计

为帮助下肢功能障碍患者完成步态康复训练,设计了一种新型下肢康复机器人机构,提出了机构尺度优化综合方法.首先,以一个两自由度平面五杆机构为基本机构,通过逆运动学分析建立五杆机构两个输入之间的函数关系,并以曲柄匀速转动为优化目标进行机构尺度综合;然后,在此机构的基础上引入一凸轮-连杆函数生成机构,通过逆运动学分析与机构尺度综合求解并优化凸轮廓线,实现了五杆机构两个输入之间的函数关系,并减少了机构自由度;最后,在此基础上引入一缩放机构,实现机构轨迹可调.以运动捕捉实验获取的正常人体步态轨迹为目标轨迹,进行机构优化设计,结果表明:优化所得机构在匀速电机驱动下能够很好地模拟正常人体步态轨迹与髋、膝关节运动规律,从而验证了机构与优化方法的有效性.

螺纹联接防松方法的评述

本文分析了紧固螺纹联接松动的原因，对常用的多种防松型式进行了性能比较，指出了螺纹防松装置的设计要点是设法阻止紧固螺纹副之间的相对转动，最后对几种新的防松型式做了简要的介绍。

Si_3N_4陶瓷-冷激铸铁在微量润滑条件下的摩擦学特性

利用MG-200型高速高温摩擦磨损试验机,采用块-盘式实验方法,对Si3N4陶瓷-冷激铸铁摩擦副从室温到150℃进行了微量润滑摩擦磨损实验,得到了该摩擦副的摩擦系数和Si3N4陶瓷的磨损率。同时根据试件的SEM照片和能谱成分分析了摩擦磨损机理,并与无润滑时所得实验结果进行了比较。结果表明:微量润滑条件下Si3N4陶瓷的磨损率和摩擦系数要比无润滑条件下小的多;Si3N4陶瓷的磨损率随载荷和温度的增大而增大,滑动速度的影响要小于载荷的影响;该摩擦副的摩擦系数随环境温度的提高而增大,随速度的增大而减小,载荷的变化对其影响不大;Si3N4陶瓷的磨损是化学磨损、机体物质脱落和磨粒磨损共同作用的结果,其中化学磨损是引起其他两类磨损的主要原因。

动态仿真技术在山地自行车设计中的应用

分析了采用双弹簧减振元件的某型山地自行车在骑行过程中后悬架机构出现异常的现象,并找出了原因。同时采用正交试验方法,应用动态分析与仿真软件ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)再现了机构运动状态,并给出了在一定负载条件下双弹簧连接件的结构尺寸与弹簧刚度间的匹配关系,以及不同匹配条件下山地车所能承受的最大载荷。同时,结合国标ISO2631-1中人体对振动反应的评价标准,得到了该车型在给定不同设计条件下的骑行舒适性相对指标,为该车型设计参数及零部件的合理选择提供了理论依据。

微量润滑条件下Si_3N_4陶瓷-白口铸铁的摩擦学性能研究

采用块-盘式摩擦磨损试验方法,在M G-200摩擦磨损试验机上对S i3N4陶瓷-白口铸铁摩擦副进行了微量润滑条件下的摩擦磨损试验,同时根据试件的SM E照片和能谱成分分析了摩擦磨损机理,为陶瓷材料的制备及减少磨损提供理论依据.试验和分析结果表明:微量润滑条件下S i3N4陶瓷的磨损率和摩擦系数要比干摩擦条件下小得多;S i3N4陶瓷的磨损率随载荷的增大而增大,滑动速度对磨损率的影响要小于载荷对其的影响;S i3N4陶瓷-白口铸铁的摩擦系数随速度的增大而减小,载荷的变化对摩擦系数的影响不大;S i3N4陶瓷的磨损是化学磨损、机体物质脱落和磨粒磨损共同作用的结果,其中化学磨损起主导作用.

基于Anybody的自行车骑行运动仿真与试验分析

以人体肌肉疲劳程度为评价标准,基于人体生理学、人机工程学和仿真试验技术,研究一种自行车结构参数设计的有效方法。以某自行车厂生产的一款公路自行车为例,在Anybody生物力学软件环境下建立人-车耦合系统模型;通过肌电信号试验及心肺功能测试,对人-车耦合系统模型进行了试验验证,确保仿真系统可靠;借助验证后的仿真系统进行了一系列仿真试验,以人体下肢肌肉受力为主要研究对象,分析了相同骑行速度、负载下鞍座位置与人体肌肉受力之间的映射关系。结果表明:对于同一骑行者,自行车鞍座位置对于其肌肉受力值的影响很大,即对其疲劳程度影响很大。分析方法与结果为自行车车架结构设计提供了依据,为自行车设计提供了新思路。

3自由度冗余驱动下肢康复并联机构的运动学优化设计

研究了一种用于下肢康复的3自由度冗余驱动并联机构的概念设计和运动学优化.首先对该3自由度并联机构进行了简要介绍,然后推导了其运动学正逆解的解析解.基于螺旋理论,对该机构进行了广义雅可比分析,通过对4种非冗余驱动情形的力/运动传递性能分析,提出了一种用于评价该并联机构运动学性能的局部传递率指标.最后,借助于遗传算法,通过最大化局部传递率指标的全域平均值对该机构的设计变量进行了优化.运动学优化的结果表明,本文所提出的并联机构在其工作空间内具有较好的力/运动传递性能.

自行车车架材料以及镁合金的应用

介绍了目前应用于自行车车架制造的各种材料,分别对各种材料的力学性能、加工工艺和生产成本做了简要的分析,并列举出一些具有代表性的产品及研究成果。另外,介绍了镁合金在自行车制造业中的发展情况,并对其应用前景进行了讨论。

基于人体生物力学的自行车人机系统仿真研究

基于人体生物力学,运用ADAMS-LifeMOD仿真软件组合,建立了自行车人机系统动态仿真模型,采用肌肉疲劳评价标准和关节舒适度评价方法对人的骑行状况进行了评价,并结合长、短坐立管2种骑行状态进行了对比分析,研究结果为自行车的舒适性设计提供一种有效评价方法。

面向开放式结构产品的智能制造车间实时调度方法

开放式结构产品(OAP)对制造系统的规划和实施提出了更高的要求。车间环境下制造过程具有高度动态性与时变性,须考虑车间环境下的不可预测性。针对以机床故障为代表的异常事件扰动问题,提出了基于队列控制的调度执行机制,不仅可以保障在车间系统不发生扰动时按照预定调度计划安排各工序制造,还可以在发生扰动时实时修正队列参数保证车间系统运行的可靠性。针对机床故障信息不完备的实时调度问题,提出了基于自动机模型的车间异常事件监测方法和基于多代理模型、队列控制调度执行机制的实时调度方法。在标准算例实验中最早完成加工规则(ECP)和剩余工序最多规则(MWR)的组合规则得到方案的平均偏差百分比PD为4.591%,更接近于理论最优解。工程应用实验证明了基于多代理模型、队列控制调度执行机制的实时调度方法是一种基于车间事件监测基础上的完全分布式的协调与决策方法,能够兼顾车间调度的实时性和调度结果的质量要求。

山地车车架有限元分析及改进

鉴于山地车存在减振器和铰链结构及其采用椭圆变截面弯管的结构特点,提出采用“整体线框+部分实体”的方法,通过ANSYS软件进行车架有限元分析。针对实际破坏了的某山地车型应用此方法,发现车架应力集中位置与实际破坏位置一致。进而提出3种改进方案:加粗下座管管径;增大下座管壁厚;改变后下叉角度。并对改进结果进行比较。研究结果表明,改变后下叉角度对改进车架力学性能最为有效。

高速并联机械手抓放轨迹规划方法

在高速并联机械手门形抓放路径的基础上,阐述了在操作空间中用Gutman运动规律进行轨迹规划的方法。针对所述轨迹规划方法在运动始末端存在跃度突变,导致柔性冲击的问题,提出了一种基于Gutman运动规律的修正梯形加速度曲线的轨迹规划方法。以一种2自由度高速并联机械手为研究对象,通过运动学逆解和试验对比分析这两种轨迹规划方法的运动特征,结果表明:基于Gutman运动规律的修正梯形加速度曲线的轨迹规划方法所得到的跃度曲线没有突变,运动特性更优。

基于多学科交叉的工业设计人才培养模式探索

工业设计专业的快速发展,引领设计教育的创新。论文通过对工业设计教育教学现状的分析,以点、线、面的关系阐述对多学科培养模式的思考和探索,"点"是学科与课程,"线"是项目和实践,"面"是学科交叉的平台,在实践过程中形成"以点带线、点线互动、点线成面"的管理设计教育的新思路,使教育模式可持续发展,在多渠道、多方式、多角度的开放式设计氛围中,进一步培养适应社会需求的工业设计人才。

微建筑视角下无人驾驶汽车舱内视知觉设计研究

目的对未来无人驾驶汽车座舱空间视知觉设计的思路与方法进行分析。方法采用学科交叉的方法,借助"微建筑"理论在处理人与所处空间情感关系方面的成熟理念,研究如何从视知觉设计的角度来满足乘客对未来无人驾驶汽车座舱空间的情感体验需求。结果探讨无人驾驶技术对未来汽车社会角色与座舱空间功能的影响,分析乘客对未来无人驾驶汽车舱内空间的需求变化趋势,获得未来无人驾驶汽车座舱视知觉设计的新思路与新方法。结论从组织空间的各个界面关系、材质、形态、色彩、光线等要素着手分析,探索乘客与汽车舱内空间产生心理共鸣,进而影响乘客感情和心理变化的作用机制,得到改善汽车内部空间情感体验的一般规律,构筑未来无人驾驶汽车舱内的情感空间。

锥形轴联结设计计算的研究

在对锥形轴联结进行受力分析的基础上,运用机械设计和弹性力学理论,对锥形轴联结的设计计算作了一定的研究和探讨。