基于任务驱动法的机构力分析教学改革实践

机械原理课程是机械类专业的一门主干课程,而机构力分析又是机械原理课程的重要内容之一。为了提高学生的知识应用能力,基于任务驱动法进行了教学改革实践。本文针对任务驱动法的特点,从任务的构建、课堂教学的设计和大作业的设计三个方面进行了实践。通过本次实践,提高了学生对机构力分析知识的应用能力。

基于正弦机构力放大原理的高灵敏度光纤光栅压力传感器

基于正弦机构力放大原理,设计研究了基于平面圆形薄板结构的新型高灵敏度光纤光栅压力传感器,研究表明,传感器的压力灵敏度可高达0.04711(pm/Pa),比裸光纤增敏了14989倍,可应用于超低量程压力的传感测量,而该封装结构易于传感FBG多路复用,组成传感器阵列。

对考虑摩擦时机构力分析逐次逼近迭代方法的改进

当机构中不含有二力杆时,考虑摩擦的力分析一般采用逐次逼近迭代方法求解。本文针对目前通用的迭代方法所存在的不足,对迭代方法进行了改进,给出了新的速代方法,并编制了计算机程序。通过算例证明,本方法比未改进方法的收敛速度加快20—40％。

考虑摩擦时机构力分析的简化线性方程解法

考虑摩擦时机构力分析是一个求解非线性方程组的问题。目前常用的三种解法都属于迭代法,求解速度慢,而且对高级机构求解困难。本文建立了一种无须迭代的简化线性方程解法。这种方法比通常的迭代法收敛速度提高3—10倍。算例结果表明,采用本文解法所得结果具有相当高的精度,最大相对误差只有0.84％。

铰杆增力机构力学模型的简化与计算

对以前有关著作中抽象的滑柱力学模型进行了分析，指出了其错误所在；建立了简化的力学模型，并推导出了相应的力学计算公式。

平面齿轮连杆机构力分析与效率计算

本文通过对平面三齿轮四杆机构的力分析与效率计算,进一步讨论了齿轮连杆机构的传力特性和动力学特性,可供机构综合的参考.

台扇摇头四连杆机构力的分析

《家用电器科技》1988年第3期登载了台扇摇头四连杆机构的杠杆尺寸计算和运动学计算方面的文章。本文对其机构力进行分析。设计一个机构,必须计算机构的力和强度。对电扇而言,应计算四连杆机构齿轮的强度。对遥控式和立体摇头式风扇,其动力从小型同步电机获得。电机按什么要求选择呢?由于四连杆机构本身的结构需要,其强度足够,不需进行验算。换言之,所谓四连杆力的计算,只需涉及计算四连杆机构各绞接点上的力。

自适应材料插值在柔顺常力机构非线性拓扑优化中的应用

为解决柔顺常力机构的非线性拓扑优化中存在的数值不稳定问题,对非线性拓扑优化的材料插值方法进行了研究。首先,根据常力机构的工作特点以及输出特性,分别构建了其非线性拓扑优化的设计域以及优化模型;然后,对数值不稳定问题产生的原因展开了讨论,从控制应变以避免数值不稳定问题的角度出发,提出了一种新的材料插值模型,模型中引入了参数α,对低密度单元抗变形能力进行了统一调节,并根据最大等效应变给出了一种参数α的自适应调整策略;最后,基于提出的材料插值模型,推导了常力机构优化模型的目标函数敏度表达式,对不同常力区间的常力机构进行了优化,分别对优化结果以及优化效率进行了讨论;并搭建了实验平台,对优化得到的常力机构的实际输出性能进行了验证。实验结果显示:该方法优化得到的常力机构在特定的常力区间内,最大输出力误差为2.3%。研究结果表明:自适应材料插值方法有效地避免了数值不稳定问题,稳定性得到了提升,且优化效率相比于附加超弹材料方法得到了提升。

基于半圆型波纹周期梁的柔顺恒力机构优化设计

为了解决柔顺恒力机构中正刚度模块的几何非线性问题,基于半圆型波纹周期梁设计了正刚度模块,负刚度模块采用双稳态梁,利用正负刚度叠加原理设计了柔顺恒力机构。采用莫尔积分法和柔度矩阵法建立了正刚度模块的理论模型,采用椭圆积分法建立了负刚度模块的理论模型,并通过ANSYS有限元仿真软件分析了柔顺恒力机构的力-位移曲线以验证理论模型,两者相对误差在10%以内。为了扩大恒力区间范围,采用响应面法对柔顺恒力机构的几何参数进行优化,并对影响恒力范围的几何参数进行了灵敏度分析。利用3D打印技术加工柔顺恒力机构样机进行实验验证,实验结果表明,机构能在输入位移1.1~6.2 mm的范围内保持约18.8 N的恒力,验证了所设计的柔顺恒力机构的可行性、优化方法的有效性和理论模型的准确性。

具有扩力机构和自锁检测的料箱吊具设计

针对AF330工位拆除缸体模拟缸盖过程中,每个班次产生70盒螺栓需要码放的人机工程问题,创新性地设计制作了一种具有扩力机构和自锁检测的料箱吊具。通过AF210工序吊运缸体的吊车配合吊具代替人工搬运,大大减轻了操作人员的劳动强度,改善人机工程。

用MathCAD对注射机增力机构进行优化设计

对注射机五铰链斜排双曲肘增力机构进行了运动和力学特性分析 ,用MathCAD对增力机构进行了优化设计 。

气动肌腱与铰杆增力机构的三种组合系统及其比较

介绍了三种以气动肌腱为驱动的铰杆式增力机构,并给出了相应的输出力计算公式。用气动肌腱代替传统的气缸,能使装置在体积尺寸上更为紧凑,适用于需要较大输出力且结构尺寸受限制的场合。

绿色夹具——基于气动肌腱与机械增力机构的夹具系统

目前人们对夹具技术绿色化的研究,明显滞后于对绿色切削以及绿色机床等方面的研究。本文以流体传动夹具工作介质的绿色化为出发点,结合采用新型的气动执行元件进行整合创新。提出将气动肌腱与机械增力机构进行组合,以代替容易产生污染的液压传动夹具。并通过具体创新案例,对基于气动肌腱和机械增力机构的绿色化夹具系统进行了分析。

钢筋混凝土抗震框架节点传力机构分析

在总结国内外近年来大量研究成果的基础上，结合本文作者在节点试验研究中的体会，全面分析了框架节点中的传力特征，明确指出除斜压杆机构和桁架机构外还存在约束机构的这一事实。并讨论了这三种机构对节点核心区混凝土、箍筋、竖向钢筋的受力和对节点失效或破坏特征的影响。其中还着重讨论了核心区泥凝土斜压杆的受力特点以及导致其破坏的各种因素。这些分析为建立更加合理的抗震框架节点设计准则提供了理论依据。

铰杆——斜楔式气动夹具增力机构设计及力学分析

设计了一种气动夹具增力机构,是利用典型的铰杆和斜楔增力模块组合成铰杆——斜楔式串联传动机构,通过角度效应,实现力的三级放大。介绍了该机构的组成及工作原理,按照力学模型推导出了增力系数和输出力的计算公式,分析了各工作参数对增力效果的影响。该机构具有结构简单、紧凑、增力系数大等优点,同时可利用单一输入力,实现气动夹具对工件进行双侧对称夹紧的过程。

四种基于铰杆增力机构的气动压力机的技术性能对比

在分析、比较目前使用的两种气动压力机不足的基础上,创新设计了一种基于无杆活塞缸与铰杆增力机构的气动压力机,给出了简明的力学计算公式。该压力机采用的是自行创新方法——用滚动高副代替低副滑块。它不仅将滑动摩擦变为滚动摩擦,提高了系统的传动效率,而且改善了系统的制造、安装性能,使结构更加紧凑。

混合遗传算法在注射机增力机构优化设计中的应用

对注射机五铰链斜排双曲肘增力机构进行了运动和力学特性分析,使用混合遗传算法对该增力机构进行了优化设计,该优化设计属于多目标函数优化问题,即以机构总长较小、机构行程较大和力的放大倍数较大为目标函数建立了优化数学模型。对合模力为1000kN的增力机构进行了实例计算,结果表明:与传统设计方法相比,机构总长减小5.26%,行程比增加6.19%,力的放大倍数增加16.05%;与简单遗传算法相比,机构总长减小1.7%,行程比增加2.49%,力的放大倍数增加1.11%。

铰杆增力机构中滑柱力学模型及计算公式的改善

对现有的增力机构中的滑柱力学模型进行了分析,指出了其欠缺的地方;建立了改善的力学模型,并推演出了相应的力学计算公式。

菠萝采摘装置手持切力机构动力学分析

为了减少菠萝采摘人员的劳动强度,提高采摘效率,研制了一种集杠杆和曲柄滑块机构于一体的轻量便携、结构简单的菠萝采摘装置。该装置将手持力与下压力通过传力机构带动夹持及切力机构实现切割功能,文中对传力机构进行了理论计算、仿真及试验测试,优化得出了样机参数。试验结果表明机构的传力、切割性能良好,并验证了切割运动轨迹的可行性。

绿色夹具:基于斜楔增力自锁机构的冲击式气动夹具

介绍了一种基于斜楔增力自锁机构的冲击式气动夹具的工作原理,给出了力学计算公式。该夹具由无杆活塞气缸与杠杆-斜楔式两级增力机构组成,突出特点是利用气缸活塞加速运动所产生的冲击力,来松开斜楔机构。该夹具在切削加工过程时间较长的场合,节能效果显著。