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TRIZ理论的回水阀开口挡圈装配机创新设计

为解决地暖回水阀开口挡圈装配效率低的问题,基于TRIZ理论对回水阀开口挡圈装配机进行创新设计。通过九屏幕分析法提出了解决问题的方向,通过功能分析法得到了系统存在的问题,采用因果分析法得出了问题产生的根本原因。运用技术矛盾法、物理矛盾法、物-场模型法解决了装配开口挡圈效率低的问题,并提出了11条解决方案,进而设计出一种回水阀开口挡圈装配机。通过ANSYS软件进行压环装置的应力应变仿真,验证了装置强度的可靠性;通过ADAMS软件进行传动过程的运动仿真,验证了设计方案的合理性。本研究为回水阀开口挡圈装配机的创新设计提供了新思路。

碳纤维多层立体织物平行打纬构型的设计建模与仿真

为提升碳纤维立体织物各层打纬力分布的均匀性,通过机构串联对共轭凸轮与平面四连杆进行功能配置,设计了一种适用于多层立体织造的组合式平行打纬构型。根据修正梯形加速运动规律,在Matlab环境中对主、副凸轮理论廓线进行数值分析与编程反求,提出了适用于多层立体织物的打纬阻力计算方法,构建了基于Adams/View的高精度平行打纬系统数字化仿真模型,并针对其运动特性、共轭精度及接触碰撞等进行了动态模拟与分析。结果显示:钢筘在前死心位置(凸轮轴转角为72°时)附近能够很好地实现水平打纬运动;摇轴与摆臂具有较高的角运动匹配精度,且两者负角加速度在前死心处均达到瞬时最大,有利于同步打紧各层纬纱;当凸轮机构存在共轭间隙时,摇轴角位移、角加速度会产生明显的偏离与振荡,同时主、副凸轮与滚子之间亦存在高频次接触和碰撞,并将导致摇轴与筘座发生振动,不利于提升平行打纬动力精度。文章为高品质多层立体织物打纬构型的设计与应用提供了借鉴。

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。

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。

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。

反铲液压挖掘机运动学分析及轨迹规划

这城以某型反铲液压挖掘机为研究对象,用螺旋理论对挖掘机进行了自由度分析,对挖掘机进行了参数建模,并基于螺旋理论、微分及对位置方程直接求导的三种方法对挖掘机进行了速度加速度分析,并给出了求解速度加速度的算例,最后求解了挖掘机的工作空间;挖掘机实际工作过程中,由于土壤环境的复杂性,为保证挖掘机平稳连续的工作,在一定运动学约束范围下提出了一种基于粒子群算法的无障碍最优时间轨迹规划;文章进行了挖掘机的Adams仿真实验,对Matlab中进行的数值轨迹规划进行了仿真,结果证明了Matlab中轨迹规划的正确性。文章为反铲液压挖掘机的设计提供了一种参考,提出的无障碍最优时间多项式插值规迹规划在避障的同时节省了工作时间,使挖掘机能更加高效平稳的工作。

参数可调控连杆机构及其实验平台设计

【目的】解决传统定杆长、定输入驱动的连杆机构难以满足输出构件的运动学参数以及传力性能要求的问题。【方法】设计并构建了一种输出运动学参数和传力特性可调控的连杆机构及其实验平台。应用建立的连杆机构运动学分析模型,通过调控输入构件的运动规律和机构中杆件的长度,获取输出构件的运动规律和传力特性的期望值,兼顾多运动学参数输出和传力特性等指标要求,实现了输出参数可调控和实时显示。【结果】变转速和变杆长对滑块的运动规律有明显的影响,速度vp、加速度ap峰值均缩小。在变杆长情况下,最大传动角113.119°,最小传动角63.540°,变化幅度49.579°,传力性能得到改善。【结论】该实验平台不仅可用于输出端的运动学参数调控,也可以反向为机构的尺度设计和输入参数选择提供实验依据,通过变杆长、变转速输入,实现一机多用、一机多能,拓展了连杆机构的应用范围。

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。

基于交叉熵方法的汽车侧面结构耐撞性优化设计

为提升某型电动汽车侧面碰撞结构的耐撞性,提出基于交叉熵的侧面结构优化设计方法。首先,构建整车侧面碰撞结构有限元模型,并依据仿真及试验数据对比,验证了有限元模型的有效性;其次,依据仿真分析结果,取侧面结构板厚作为设计变量并赋予约束条件,将车门侧面撞击侵入速度最小化作为目标函数,构建侧面结构耐撞性优化模型,并采用交叉熵优化算法对其进行求解;最后,对某型车侧面结构耐撞性开展优化设计,并对优化结果有效性进行验证。优化结果表明:车辆侧面撞击侵入速度最大优化率为32%,提升了车辆侧面结构的耐撞性能,该结论对于整车结构优化提升具有参考价值。

基于破碎挤压机结构设计探讨

本文介绍了一种新型破碎挤压机工作机理及主要组成部件,浅析了破碎挤压机各主要部件结构设计思路,以供设计探讨。

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。

一种跃度连续的配气凸轮型线研究

针对内燃机配气凸轮无法在全工作段保持跃度连续的问题,提出一种新型的分段低次方组合式凸轮型线模型。通过对该凸轮型线模型运动规律的分析,得到了通过设计参数计算各段角度和表达式的方法,并对相关设计参数的约束条件进行了研究。基于该模型,对某内燃机进排气凸轮进行了设计,并与现有凸轮型线进行了对比。结果表明,该模型设计的凸轮型线在缓冲段、基本段和各段连接处都能保证跃度曲线连续;在指定的设计参数下,该模型不需要进行优化和调整,就可以快速得到唯一确定的凸轮型线,还可以自动调整分段数,并保证得到最大速度和最大丰满系数;通过与类似型线比较得知,该凸轮型线在相同限值的情况下,丰满系数>1%~12%,最大速度>1%~13.5%,最大跳度<20%~70%。

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。