物料码垛机械手结构设计与分析

【目的】根据物料搬运自动化的需求,设计一种具有码垛功能的桁架机械手。【方法】首先分析机械手的工作原理与工作需求,确定机械手的整体布局;然后确定关键结构件,通过静态力学分析确定主要承载横梁的结构设计,分析抓取组件的整体气路,计算吸盘的吸力与理论保持力;最后对机械手在极限位置、最大载荷情况下进行静态力学仿真分析,验证整体结构的可靠性,通过模态分析功能对机械手进行模态分析,提取机械手工作时的前8阶固有频率和振型,推断出不适合机械手的工作频率区间。【结果】抓取组件的真空吸盘吸力为589.05 N,机械手的最大静态位移量为0.175 mm,最大应力为56.36 MPa,符合抓取要求;在90~120 Hz频段工作时对机械手作业的影响较大,因此在实际操作过程中应避开这个频段,以保证工作时机械手的稳定性。【结论】本研究成果可为设计桁架机械手的控制系统提供理论依据。

周期结构带隙的能效观点

在几何构型或材料特性方面具有空间重复特性的一类结构,称为周期结构,如桁架、加强筋板等。在一定频率范围内,周期结构能够阻断弹性行波在其中传递,该特性可应用于隔振器开发。现有周期结构隔振分析大多基于无限长假设,即假设周期结构在几何空间中可无限延伸,因此只有行波解具有物理意义,非行波模式则被忽略。然而,工程中隔振系统都是有限长的,因此非行波解的确存在,故其能量传输特性具有研究价值。周期桁架有限元数值仿真结果表明,周期结构行波解的功率因数始终等于1,说明频散曲线与能量传输效率有关。据此引入效率指标函数,通过其响应表面局部极大值、极小值的连线,将频率-波数空间划分为能量传输高效区和低效区。该划分方式能统一处理行波解和非行波解的情况,拓展原有带隙分析适用范围,为有限周期结构能量传输效率分析提供新途径,对于隔振器开发设计具有重要参考价值。

基于机电阻抗法的桁架结构加载状况监测

采用机电阻抗法监测三跨桁架结构加载状况,并利用BP神经网络方法进行结构载荷的定位和定量研究.首先,研究激励频率对压电陶瓷片感知结构变化的灵敏度的影响,并选取最佳敏感频段为190~200 k Hz.然后,测得2个监测节点独立性良好,有助于实现载荷定位监测.最后,将采集到的桁架结构加载时的部分阻抗虚部数据进行合理的数据压缩后作为输入样本.压缩前后的数据对比显示这种压缩方法具有可靠性.建立并训练神经网络,剩余部分数据经过相同处理后作为测试样本对训练好的BP网络进行测试.实验结果表明：基于机电阻抗法,利用神经网络可有效实现桁架结构中载荷的精确定位与定量.

桁架材料弹性波带隙特性分析

研究了弹性波在周期性桁架材料中的传播特性,并根据桁架材料的周期性特点和杆纵向振动模态,给出了基于单胞的桁架材料弹性波色散(dispersion)方程。分析了1维和2维问题的色散特性,研究了相应的弹性波带隙性质;以CAE分析软件为工具平台对桁架材料的带隙特性进行了数值仿真实验,给出了基于谐响应和特征频率变化特征的仿真实验方法。仿真实验确认了所分析的桁架材料的带隙特性,同时说明所用的仿真实验方法是可行的。

离散变量桁架结构优化设计的组合算法

对桁架结构离散变量的优化没计提出了一种算法。方法主要分三个步骤：（１） 进行局部优化得到各离散变量的下界；（２）采用“二次射线步”找到一个“基点”； （３）在“基点”附近用（０，１）组合规划进行寻优。本方法能够解决局部约束（应 力、稳定以及截面尺寸约束）和整体约束（位移、频率禁区等）问题。本方法是一个 组合算法，在结构重分析之后的优化阶段不需解任何方程，从而节省了机时．针对本 方法，用ＦＯＲＴＲＡＮ－７７ 语言自编了电算程序。通过大量考题的验证，本方法计算 速度快、收敛一致，且优化结果较好。

谱元法研究桁架结构的振动带隙特性

采用谱元法研究了桁架周期结构的带隙特性。从杆和梁的运动方程出发,推导出与频率相关的插值函数,得到了杆单元和梁单元的动力学刚度矩阵。在频域下将铰结构考虑为一个谱单元,并推导出铰单元的动力学刚度矩阵。将杆/梁单元和铰单元加以整合得到整体结构的动力学刚度阵,进而建立整体结构的运动方程。通过求解整体结构的动力学方程,获得结构的频域响应,进而研究结构的带隙特性。本文将谱元法求解得到的固有频率结果与有限元法进行了对比,分析了单胞数量和材料的变化对结构带隙特性的影响,拓展了谱元法的应用领域。

结构连接刚度损伤的识别方法

通过钢桁架结构系统在模拟连接损伤工况下的动力特性参数测试,基于实测数据分析了各类动力指纹参数对连接刚度损伤识别的效果,提出了一种基于频段相关系数的结构连接刚度损伤识别方法.通过破损方案对比验证了此损伤识别方法的有效性,并利用有限元模拟对该识别方法的适用范围加以探讨.研究结果显示:频段相关系数作为一种新的损伤识别指纹参数能够反映连接刚度的损伤,并能够对连接刚度损伤量大小进行定性评估;利用结构低频段的频响函数对连接刚度损伤进行识别会获得较好的效果;该方法对平动自由度丧失类损伤的识别效果良好,而对转动自由度丧失类损伤的识别效果较差.

京城大厦超高层钢结构设计初探

正在兴建的京城大厦是我国目前最引人注目的一座超高层钢结构建筑。本文对其基础、结构体系、抗风抗震系统、楼盖、构件连接及防锈防火等几个方面进行探讨,并对设计上值得商榷之处提出了自己的见解。

内置桁架式大桥墩身脚手架施工技术

主要是介绍大桥墩身内置桁架式脚手架施工工艺。通过现场的实践,与常规脚手架作为骨架的方案进行了对比分析,最后采用自制桁架式内置脚手架的施工方法,创造了良好的社会经济效益,为类似工程施工提供参考。

卫星周期桁架结构振动特性应用研究

从微分方程出发,利用谱元法推导梁的解析解,并验证其准确性,以此研究平面周期桁架结构振动传递特性,即带隙和波形转换作用;根据卫星主承力结构桁架周期性特点,建立服务舱和载荷舱简化模型,利用谱元法分析其振动传递带隙特性,并进行试验验证。理论和试验表明:周期桁架结构具有良好的隔振特性,尤其是阻带内振动得到很大衰减,说明周期桁架在卫星主结构隔振设计中具有广阔应用前景。

大断面切眼桁架锚索支护技术研究

综采工作面大采高支架的应用迫使切眼必须满足大跨度条件,针对切眼断面大、跨度大,煤层埋藏深,围岩压力大,总结2-101掘进工作面锚索支护经验,积极采用桁架锚索新技术,合理选择参数,最大限度增大主动支护强度,取得了良好的技术经济效益。

双臂手移动机器人空间桁架内避障移动研究与仿真

基于八自由度空间桁架用双臂手移动机器人,进行了机器人手爪结构设计。给出了末端手爪位姿确定方法。推导出逆运动学解析解、回避关节极限作业准则;在机械臂回避窗口型障碍理论基础上,进行了机器人回避障碍桁架杆的避障分析。最后,利用ADAMS软件进行了机器人虚拟样机运动仿真实验,并进行了基于试行错误方法的关节控制器设计和调试。

船舶动力设备截断式桁架浮筏减振特性研究

为了减小船舶辅机振动的影响,提出一种截断式桁架浮筏结构,把具有带隙特性的截断式正方格栅结构引入船舶动力设备浮筏隔振系统的设计。研究截断式正方格栅结构的带隙特性和局域共振机理,分析截断式桁架筏架的振动传输特性,比较截断式桁架浮筏和传统浮筏隔振系统的隔振性能。研究结果表明:截断式正方格栅具有较好的低频带隙特性,通过调节几何和材料参数可调整桁架浮筏的带隙范围,截断式桁架浮筏隔振系统可比传统浮筏隔振系统的减振性能提高6.3 dB,具有良好的隔振效果。

某框架-核心筒超高层塔楼结构设计

某框架-核心筒超高层塔楼,为超B级高度建筑,高宽比7.21。为减轻自重并增加结构抗侧刚度,采用型钢混凝土柱+钢筋混凝土核心筒+环带桁架+伸臂桁架组成的结构体系。采用两种结构分析软件对塔楼的力学特性和抗震性能进行对比分析。通过筛选地震波进行弹性时程分析、补充分析及抗震性能化设计;针对结构特点和薄弱环节进行分析并采取加强措施。