并联式球面副肩关节康复机构的设计与分析

根据人体肩关节的运动生理特点和康复机理,设计了一种满足3转动自由度的并联式球面副肩关节康复机构。首先,对该机构进行了运动学分析,并通过ADAMS软件进行了运动仿真,验证了运动学分析的正确性。其次,对该机构的工作空间进行了分析,绘制了其位置及姿态工作空间的图形。最后,通过OpenSim软件建立了人体肩关节肌骨穿戴模型,进行了生物力学仿真,通过对所获得的数据进行分析,验证该机构与人体上肢的相容性。

基于参数化直动滚子从动件盘形凸轮仿真加工研究

在直动滚子从动件盘形凸轮铣削加工中,为确定凸轮轮廓曲线形状,根据凸轮从动件的运动规律,通过解析法推导出凸轮理论轮廓极坐标和直角坐标公式,考虑到采用极坐标公式数控编程难以实施,选取直角坐标公式并结合数控机床刀具半径补偿功能,得到凸轮工作轮廓加工曲线。采用数控机床变量编程,编制盘形凸轮铣削宏程序,开发出参数化G功能指令,并通过数控仿真软件进行验证。结果表明,对于规律相同、尺寸和角度不同的凸轮加工,通过参数化编程,能有效减少凸轮轮廓曲线的复杂计算,快速得到正确的加工程序,提高生产效率。同时,通过该加工功能的开发,为更多不同从动件运动形式和规律的复杂凸轮加工功能开发打下基础、提供参考。

一种杆长可调的多功能铰链四杆机构模型的设计

设计出一款多功能铰链四杆机构,可使不同机构类型在同一模型上实现。阐述了设计原理,完成了杆长调节机构、限位装置、杆长锁紧装置、机架、多功能连接装置、铅笔固定滑块机构的设计,通过数字化模型呈现其功能。

考虑关节摩擦力的打捆机构动力学建模

为了减小钢铁生产的能量消耗,文中提出了一种基于折展机构的打捆机器人以降低打捆作业能耗。首先,基于棒材打捆轨迹设计了一种新型的打捆机器人,分别建立了打捆机构的位置正反解模型,并通过算例对其进行验证;基于牛顿-欧拉法对打捆机构各组成单元进行动力学分析,建立了整个打捆机构考虑关节摩擦力的动力学模型;采用AD⁃AMS软件对打捆机构进行动力学仿真。理论和仿真结果表明:在考虑关节摩擦的情况下驱动力的差值明显大于理想状况,揭示了实际打捆工序中考虑摩擦力的必要性。所建立的动力学模型可为整个机构的能耗优化设计提供了理论基础。

布料包装设备中翻折机构的结构设计与运动分析

为解决中小型染整企业需要机械设备实现布料包装的问题,利用公理化设计理论,根据用户需求解析其布料包装设备中翻折机构的功能要求和结构设计要素。通过耦合设计分析提出符合独立性公理的机构设计方案。选取右侧由曲柄滑块机构与凸轮机构串联而成的六杆机构作为设计对象,利用位移矩阵法得到曲柄滑块机构尺寸,解析滑块位置与曲柄转角的关系。同时,分别选用等速运动规律和正弦加速度运动规律设计推程阶段廓线和回程廓线。此外,对翻折机构进行运动仿真得到翻折板的角位移、角速度和角加速曲线。研究表明,翻折板的运动特性满足设计要求并符合实际需求。

考虑杆件尺寸相关性的受电弓运动可靠性分析

为分析杆件尺寸参数的关联特性对机构运动可靠性的影响规律,提出一种基于Cholesky法则的机构运动可靠性分析方法。首先,根据机构运动学原理构建机构运动学方程;其次,结合有效长度理论,建立考虑运动副间隙的杆件有效长度模型,在此基础上,引入Archard磨损模型量化运动周期对杆件有效长度的影响,通过蒙特卡罗法获取不同运动周期下的杆件尺寸样本数据并计算样本相关系数,进而利用Cholesky法则完成不同运动周期下的杆件样本数据重构,并结合可靠性理论对机构运动可靠性进行评估;最后,以受电弓机构为例,验证了所提方法的有效性。计算分析结果表明:杆件样本数据关联性由于运动副间隙的存在而增强,并随运动副间隙的增加愈加显著;与传统分析方法相比,基于Cholesky法则的机构运动可靠性指标存在一定程度降幅,能够为实际机构可靠性评估提供更为安全的参考价值。

基于芯片剥离参数分析的蓝膜固定直径可调式顶针罩设计与分析

针对现有芯片剥离工艺参数理论分析只进行单独参数分析并不考虑参数之间相互影响的问题,文中采用田口方法对在芯片剥离过程中的蓝膜固定直径和蓝膜底部真空吸附力这两个工艺参数进行了主次效应分析和交互作用分析,得出了蓝膜固定直径是影响芯片剥离的主要影响因素而蓝膜底部吸附力是次要影响因素的结论;进而基于该结论,设计了一种可调节蓝膜固定直径的顶针罩装置,并采用了ANSYS软件的流体模块分析和验证了这种可调节蓝膜固定直径顶针罩装置的可行性,为提高芯片剥离效率和增加芯片良品率提供新的思路。

基于SolidWorks的导线卡线器三维建模及运动仿真

为解决导线挂线时的滑线、跑线问题,提高卡线器的设计效率,通过分析卡线器的结构和工作原理,以SKLT-60卡线器为主要研究对象,基于三维软件SolidWorks及其Motion插件,进行零件建模、虚拟装配及运动仿真,得到卡线器的夹嘴夹持力、上夹嘴运动轨迹、摇杆极限位置及滑块行程随时间的变化曲线.仿真结果表明:夹嘴夹持力、传动角及拉环行程满足设计要求.将虚拟样机技术和运动仿真技术相结合,对卡线器进行仿真分析,具有较好的模拟效果,缩短了产品开发周期,还能根据仿真结果进行结构优化,为类似设计提供了一种快捷、可靠的方法.

基于SolidWorks不完全齿轮与槽轮机构的动力学仿真对比分析

以卷烟包装机中烟包翻包运动为研究对象,通过使用SolidWorks软件,对不完全齿轮和槽轮机构进行了三维实体建模和装配。随后,利用Motion插件对这2个机构进行了动力学模拟,通过模拟结果得到了2种机构从动件的角速度和角加速度随时间变化的曲线。结果显示,槽轮机构在传动过程中角速度和角加速度波动相对较小,其冲击振动较小,是卷烟包装机烟包翻包运动装置的首选机构。

基于对比教学法的直动偏置凸轮机构设计教学研究

针对图解法在直动偏置凸轮外部轮廓设计过程中出现轮廓确定不准确的问题,在教学过程中采用对比法对不同偏置类型和做法展开研究。分析直动偏置凸轮的工作原理和问题产生的原因,找到问题产生的主要原因是起始位置和设计环节不同。通过对比法对偏置凸轮的正负偏置类型和两种不同的作图方法进行对比分析,从运动原理上对偏置凸轮机构在运动过程中基圆和偏距圆的运动关联性进行分析,在此基础上提出采用直接切点找寻法,准确确定切点,为后续凸轮机构设计提供参考。

基于近似综合法的空间刚体导引机构尺度综合

目前空间连杆机构尺度综合是机构综合研究的难点问题之一。首先,通过分析空间RCCC刚体导引机构输出的数学模型,提出了空间刚体导引机构综合的分步式降维综合方法;然后,将21维的机构设计问题分4步进行求解,降低了优化变量维度,推导出了机构实际尺寸的计算公式;最后,通过实际算例证明了所提方法的有效性。所研究结果为非整周期设计要求的空间RCCC机构刚体导引综合问题的求解提供了一种可行的方法。

基于包络线的防风垃圾桶空间凸轮弧面设计

针对目前凸轮的设计方法不能实现某些特殊零部件从动件空间准确动作的设计要求,提出采用包络线方法的凸轮轮廓弧面设计方法,该设计方法可实现凸轮准确控制垃圾桶盖因风力大小改变开度的能力。首先基于凸轮的设计原则,建立简单平面凸轮的包络曲线模型,对包络线方程进行求解,然后利用感风桶风力方向的所在平面建立相应包络线曲线模型,形成相交空间包络曲线簇,而后组集凸轮轮廓点数据,建立平行空间包络曲线簇,通过随后的轮廓点拟合建立平行空间包络曲线簇方程,并考查空间包络曲线拟合方程参数随曲线簇垂直方向坐标的变化,而后通过两组拟合参数建立曲面求解数值方程。该空间凸轮轮廓弧面设计方法可准确设计凸轮的空间轮廓,并能实现凸轮的准确控制。该空间凸轮轮廓弧面设计方法过程连续,求解规范可实现程序移植推广。

一种基于回旋凸轮机构的沙漠植树装置

长久以来,荒漠化对人类的生存构成严重威胁。在沙漠地区使用传统的人工种植方法修复生态环境,整个作业过程费时费力,种植效率低。目前,沙漠植树机械多为半自动化且功能单一,而且受到沙漠恶劣工作环境的限制。依据上述问题,设计一种具有自动拣苗、凸轮传送和螺旋钻孔等多功能的新型沙漠植树装置,极大地减轻了人工的劳动强度,对改善当地生态环境,推动可持续发展具有重要意义。

重点关注机泵轴承加速度长周期变化趋势监测系统的建立与应用

高危机泵一直是炼化企业安全平稳运行管理的重要关注点。在我公司目前的离线振动监测体系下,监测覆盖了全厂所有机泵,但是对于部分重点关注机泵,其数据淹没在海量的监测数据中,不易单独进行提取分析。本文介绍了一套针对振动数据二次开发的监测体系,对重点关注机泵的数据单独提取,并用醒目的方式向数据分析人员提供加速度数值变化趋势,协助数据分析人员发现健康情况恶化的轴承,从而尽早发现并处理重点关注机泵的轴承故障。

基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价

为评价弧面凸轮减速机构的综合性能,提出了基于熵权可拓理论的弧面凸轮减速机构综合性能评价模型。基于可拓理论设计出点、线啮合两种类型8种弧面凸轮减速机构创新方案,从结构设计、加工制造、动态特性和静态特性4个方面提取了10个评价指标建立弧面凸轮减速机构综合性能评价体系,基于熵权可拓理论建立综合性能评价模型,融合定性指标和定量指标数据,并通过层次分析法(AHP)熵权法进行指标权重组合赋值,采用可拓评价方法得出综合评价结果。该评价方法同时考虑主观性和客观性评价,对线啮合型和点啮合型两种啮合类型的弧面凸轮减速机构进行综合性能评价分析,在通用设计参数相同、运动条件相同和负载相同条件下对弧面凸轮减速机构综合性能进行排序选优,为后续弧面凸轮减速机构应用提供理论支持。

蔬菜移栽机栽植静轨迹可调式鸭嘴栽植装置设计与试验

蔬菜移栽机在膜上移栽时,只能在较小的范围内调整株距,以保证较小栽植穴口,株距过大会造成栽植器前移撕膜,过小会导致栽植器后移带膜,形成较大穴口,影响幼苗后期生长,为此设计一套栽植静轨迹无级可调的往复式鸭嘴栽植装置。在分析栽植装置结构特点、工作过程及调整构件尺寸参数和安装参数以实现不同株距较小穴口栽植原理的基础上,提出了一套栽植静轨迹无级可调的栽植机构及其栽植方法。通过建立机构的运动学模型,开发了可视化辅助设计软件,分析了各参数对栽植特性的影响,使用逐步逼近法确定了一组满足要求的参数:L_(1)=35 mm、L_(2)=350 mm、L_(3)=70 mm、L_(5)=280 mm、d_(D)=358 mm、Φ4=15°、x_(B)=20 mm,标定了株距每间隔50 mm对应的支点B纵坐标yB的位置。根据机构参数组合设计了鸭嘴栽植装置并建立了三维模型,进行了运动学仿真,验证了鸭嘴栽植装置结构设计的可行性。开展了实验室样机试验,试验结果表明:栽植株距在100~600 mm之间,栽植合格率大于90%,株距变异系数小于6%,穴口长度均小于100 mm,其中株距100 mm时平均穴口长度为52.26 mm,栽植效果良好,可以满足不同株距小穴口的栽植要求。

折纸运动学综述

随着21世纪折纸工程学的发展,折纸不再仅仅是一项民间艺术,一方面数学家前期的大量工作随之浮出水面,另一方面工程应用对折纸结构折叠过程的描述与分析都提出了新的挑战.同时,折纸的对象也不再局限于简单的纸张,工程中存在大量的厚度不可忽略的平板结构,他们的折叠展开问题一直困扰着相关的工程应用.近几年超材料的发展给模块化折纸带来了一次从玩具到高科技的飞跃,然而如何协调地安排这些折纸模块使得整体结构展现出超常且可变化调控的性能是折纸领域的新热点.由此可见,折纸运动学在诸多应用与探索方面都起到了决定性的基础作用.本文重点介绍了已有的机构学理论与方法及其在各种折纸结构分析设计中的应用,旨在为折纸工程学的发展提供坚实的理论技术基础.

多轴车辆转向系统的尺寸综合与试验研究

以平行四边形机构耦合Watt-Ⅱ型中心臂转向机构组成的全轮转向系统为研究对象,建立数学模型,以精确点为约束条件,通过MATLAB求解获得机构初始尺寸。在(0°,45°)转角范围内,以各轮转角的误差绝对值总和最小为目标,采用ADAMS进行优化。根据优化尺寸建立多轴转向试验台,试验验证转向系统的性能良好,可满足多轴车辆转向要求。

基于差分进化算法下肢康复机构的优化设计

文章针对基于运动轨迹的单自由度下肢康复机器人存在的足部踏板速度突变问题,提出一种平面连杆机构尺度综合的优化方法。对下肢康复机构进行运动学分析,建立正逆解的数学模型,构建机构的凸轮曲线与足部轨迹的运动学关系;采用差分进化算法对下肢康复机构进行尺度综合分析,通过构造优化目标函数优化模型中的各参数,得到一组机构参数的最优解。优化结果表明,采用差分进化算法优化后,可以降低下肢康复机构足部踏板的速度突变,提高装置的稳定性,同时保证足部步态轨迹与正常步态轨迹基本重合。研究结果表明,该优化方法可以为下肢偏瘫患者提供科学的康复训练轨迹,有助于其康复训练。最后,文章提出一种基于层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)的下肢功能康复评估指标体系,并建立一种以综合指标为基础的评估方法,该指标能够真实地反映患者在康复过程中的训练效率,使康复训练方式的选择更加科学、高效,更好地满足患者的康复需求。

一种圆柱分度凸轮液压装载机故障诊断方法

圆柱分度凸轮是一种重要的间歇式运动机构,针对液压装载机动态装载中极易出现圆柱分度凸轮惯性载荷,导致装载机运动稳定性下降的问题,在圆柱分度凸轮机构工作原理和液压装载机部件结构基础上,设计了液压装载机的故障诊断系统,通过获取圆柱分度凸轮机构运动特性值,输入到神经网络模型中进行训练,提取到相关的故障信息作为液压装载机的故障诊断系统的输入进行故障诊断,最后在构建的液压装载机实验台架中进行故障模拟试验,试验结果表明所设计的诊断方法能够满足液压装载机的故障诊断目标。