剪切夹持一体化水果采摘末端执行器的设计与分析

【目的】推进水果采摘机械化,同时减少机械采摘中水果的损耗。【方法】本研究设计了一种剪切夹持一体化的通用采摘末端执行器,该执行器采用直流减速电机推拉螺杆套接的法兰盘来改变连杆与导轨滑块间的角度,从而带动移动刀台的往复运动,实现剪切夹持与松开的动作;刀片下端配备硅胶材质的柔性夹持体,可以在剪切力增大时夹紧果梗,便于剪断;同时使用SolidWorks软件对该执行器进行了动力学分析。【结果】电机转矩与刀尖剪切力在连杆与导轨夹角最大处的比例系数为3.697,结合选定的电机型号,该末端执行器的剪切力大于小型水果的果梗剪切强度,满足一般水果的采摘要求。【结论】该末端执行器通过改变微动开关的位置及刀片夹持体的相对位置可适用于不同类型的水果剪切果梗采摘,具有轻便、操作简单、适用性强等优点。

基于欠驱动原理的脐橙采摘末端执行器的设计与试验

果蔬采摘机器人的末端执行器是采摘机器人的重要组成部分,直接影响采摘的成功率与采摘效率。通过分析脐橙特性,基于欠驱动原理设计了一种夹剪一体的脐橙采摘末端执行器。其整体机构由一个两层3指机械爪手构成,两层手指中的一层为剪切机构载体,另一层则为对果实抓取固定的夹持手指;剪切机构由摇杆滑块机构组成。构建剪切机构与机械手的力学模型,根据需求对相关零部件进行了设计与选型;判断了防止机械手剪切机构发生干涉的运动误差范围,并对关键受力部位进行了有限元分析。结果表明,因关键受力点变形导致的运动误差在安全误差范围内,验证了结构的合理性。通过Adams软件对其进行运动学仿真,进一步证明了该末端执行器的可行性。最后,通过末端执行器实物样机进行脐橙采摘剪切试验,机构整体采摘成功率为95%,采摘周期为4.3 s。

“剪力钳”支护结构在基坑支护中的应用分析

在常用的单排悬臂桩支护结构基础上,进行“剪力钳”支护结构设计,开展PVC材料弹性模量测定、基坑试验模拟土体测定和基坑试验槽尺寸测定,通过单排悬臂桩试验对照组和“剪力钳”试验组的基坑开挖模拟和有关弯矩的数值分析,为“剪力钳”支护结构应用提供数据支撑。

剪切式番茄整枝操作手爪设计与试验

现有番茄整枝打叶耗时费力,受人工主观影响较大,难以实现标准化作业。为实现对目标侧枝基部的自适应定位和无损摘除作业,提出了一种番茄整枝操作手爪的设计方案。通过对温室栽培番茄进行实地测量,获取多个品种番茄侧枝的形态特征参数;通过分析柔性手指对目标侧枝夹持作用下正向应力产生的应变,完成了对整枝操作手爪关键执行部件结构形式和实际参数的确立,提出了面向不同直径番茄侧枝与柔性手指关键参数的最优搭配方案;为保证目标侧枝与植株主茎的顺利分离,通过对侧枝摘除过程中剪切力的分析,确定选用的切刀类型;最后,通过对3种果型番茄植株目标侧枝进行摘除试验,验证整枝操作手爪功能的可行性和实用性。所设计手爪可以作为设施番茄栽培环境下自动化整枝机器人末端的关键执行部件。

高速棒材上钢区运动控制与调试

随着高速棒材技术的发展,高速上钢系统已从18 m/s提高到了单根轧制45 m/s。其在生产轧制速度、智能化水平、产品精度和成材率等方面得到了质的提升。针对45 m/s高速棒材高速上钢区成套装备长期受控于西马克、达涅利等少数国外厂家的现状,近几年来,由中冶京诚承担的45 m/s高速棒材高速上钢系统和装备国产化取得了卓有成效的研发成果,广泛应用于多条产线并取得了成功。以江西新余钢铁集团高速棒材生产线为例,对中冶京诚高速上钢系统中核心设备高速倍尺剪、智能夹尾器以及转毂控制技术等进行了剖析和探讨。

钢筋混凝土结构偏心夹心梁柱节点低周反复加载抗剪及抗震性能研究

项目实践中,混凝土柱和混凝土梁之间所用材料存在强度性能差异,根据混凝土梁性能需求,浇筑混凝土节点时施工方式简便,但会形成“夹心”节点,当前,学界针对夹心节点承受低周反复加载、单调加载条件下的性能水平已有研究,但尚未有研究分析偏心夹心梁柱节点的性能水平。据此,文中主要分析了偏心夹心梁柱节点在低周反复加载过程中的性能水平,探究了各节点的滞回耗能、破坏特征及抗剪承载力等性能。结果表明,钢筋混凝土结构偏心夹心梁柱节点抗震性能良好且承载能力较强。

影响胶液拉伸剪切强度测试结果因素探究

【目的】分析影响胶液拉伸剪切强度测试结果的因素,为检测胶液拉伸剪切强度试验方法和研究试验结果数据提供分析依据和理论支撑。【方法】通过分析胶黏剂HT8662拉伸剪切强度测试结果,如试验件黏接面表面处理方式、胶液的厚度、固化时间、固化温度、拉伸测试时试样夹持距离等,发现影响测试结果的因素较多,且与测试人员技术和测试环境紧密相关。【结果】上述因素直接或间接影响了胶黏剂的黏接性能,导致胶黏剂拉伸剪切强度的检测结果偏大或偏小。【结论】在胶液拉伸剪切强度测试及试验数据分析时需要注意文中提到的影响因素,以提高测试结果的准确性和数据的可靠性。

白芦笋选择性收获机末端执行器作业分析与试验

为实现白芦笋高效、低损伤采收,设计了一种适用于白芦笋选择性收获机的末端执行器,并推导出一种驱动力的计算方法。为驱动末端执行器完成入土、剪切、夹持、拔取等动作,需对其入土驱动力、剪切力以及夹持力等控制参数给出定量描述。首先,针对入土驱动力问题,利用DEM仿真建立末端执行器-土壤离散元模型,研究末端执行器与土壤作用过程,分析末端执行器入土驱动力;其次,从切割白芦笋和土壤两方面分析末端执行器的剪切力,利用万能试验机与DEM仿真建立白芦笋-末端执行器-土壤的互作用模型,借助万能试验机模拟末端执行器的刀片切割白芦笋过程,确定白芦笋剪切强度,结合从DEM仿真角度测得末端执行器刀片切割土壤所需的剪切力,确定末端执行器剪切力参数范围;再次,通过万能试验机模拟末端执行器夹持白芦笋过程,确定白芦笋抗压强度,结合从DEM仿真角度分析末端执行器在土壤中完成夹持动作所需的夹持力,确定末端执行器夹持力参数范围。最终,确定末端执行器入土驱动力FRT>195 N、剪切力FJQ>1.8 N、夹持力FJC<13 N的参数范围。根据确定的末端执行器的参数范围,选取几组参数组合进行田间采收试验,试验结果表明:在入土驱动力200 N、剪切力2 N、夹持力11 N的参数组合下,白芦笋的采收率大于99%,损伤率小于3%,损伤率的数值在可接受范围内,符合白芦笋低损伤采收的要求,为白芦笋选择性收获机实现选择性、低损伤采收提供了一定的理论支持。

基于夹紧状态的棒料高速精密剪切机理及试验研究

结合断裂力学中的线弹性断裂理论关于Ⅱ型裂纹裂尖塑性区域尺寸的研究,深入探讨了夹紧状态下的棒料高速精密剪切机理,得出高速精密剪切的实质是实现裂尖塑性小范围屈服。在理论研究基础上,分析了各剪切工艺参数对剪切断面质量的影响,并利用试验样机对棒料高速精密剪切进行了试验。结果表明,与普通剪切方法相比,基于夹紧状态下的高速剪切可获得满意的断面质量。

金属圆棒料径向夹紧高速剪切合理间隙值的研究及应用

棒料径向夹紧高速剪切是一种应用较广泛的精密剪切技术。提出了径向夹紧高速剪切间隙的数学表达式,它是影响剪切断面倾斜度的重要参数。通过相关断裂力学关于裂纹裂尖应力场理论及剪切力学特性得出了结论。进行了高速精密剪切试验,获得了较好的剪切质量。结果表明,通过数学表达式计算的间隙值是合理的。

精密棒料剪切设备设计

针对传统棒料剪切设备存在的较差的断面剪切质量和较低的剪切效率、材料利用率,分析影响坯料剪切断面质量的主要原因,研究径向夹紧和高速剪切组合的棒料精密剪切下料工艺。同时设计棒料精密剪切设备,对设备的原理、结构和控制系统进行了分析。结果表明:开发的精密棒料剪切设备,剪切后坯料的断面倾斜度、椭圆度和粗糙度明显小于普通剪切,获得了较高的断面剪切质量、效率和材料利用率。

碳纤维抽油杆作业车夹持装置剪切行为分析与优化

以碳纤维抽油杆作业车夹持装置上的摩擦块在作业时对抽油杆产生剪切作用为切入点,通过有限元模拟仿真分析被剪切状态下碳纤维抽油杆的应力状态,对导致摩擦块产生剪切作用的因素进行仿真实验,并利用有限元软件响应面优化模块对关键零部件进行结构优化。研究表明:摩擦块进入夹持装置时的切入角与摩擦块的圆角是导致抽油杆被剪切的主要因素;以最小剪切应力为目标建立有限元模型,对摩擦块圆角以及决定切入角大小的导轨倾斜角进行优化,并根据优化结果设计了一种非对称式曲率连续的摩擦块圆角,当摩擦块横、纵方向的圆角尺寸分别为1.0 mm、13.5 mm,且导轨倾斜角为3°~9°时,碳纤维抽油杆进入夹持装置的剪切应力最小。

钻机沿轨道短距离快速移动装置的研制

针对煤矿全液压坑道钻机的移动情况,设计了钻机沿轨道短距离快速移动装置。详细介绍了该装置主要部件的结构并对其关键部分进行了受力分析,使其能够满足井下复杂的作业环境。

夹紧状态下的棒料高速精密剪切机理研究

针对目前国内外对高速精密剪切理论研究的不成熟而制约其推广应用等实际问题,提出了将断裂理论引入高速精密剪切机理的研究中。结合断裂力学中的线弹性断裂理论关于Ⅱ型裂纹裂尖应力场和塑性区域的研究,深入探讨了夹紧状态下的金属棒料高速精密剪切机理,得出高速精密剪切的实质是实现裂尖塑性小范围屈服,产生规则断裂。在理论研究基础上,结合课题组研究所得出的有关适宜剪切参数,在1KJ液气棒料剪切机样机上进行了剪切工艺试验,试验数据表明:基于塑性小范围屈服的高速剪切可以获得满意的剪切质量。

论穿孔毛管外折叠缺陷

阐述了穿孔毛管外折缺陷产生的原因和影响因素；论述了减少穿孔外折缺陷的工艺措施。

圆钢径向夹紧精密剪切模设计

介绍了一种用在通用冲床上的径向夹紧圆钢剪切模的结构、工作原理和设计制造要点。该剪切模是在圆钢处于径向夹紧和受压状态下切断圆钢,使剪切断面与圆钢轴线垂直,剪切面变形很小,断面光滑平整。该模具工作可靠,切料质量高。

铬锆铜棒料复合加压精密剪切实验研究

采用径向夹紧轴向加压方式,对铬锆铜棒料进行了精密剪切实验研究,讨论了剪切工艺参数对剪切断面质量的影响,阐述了断裂区的产生原因;从宏观和微观组织形态以及受力状态角度,探讨了铬锆铜棒料精密剪切塑性分离的基本原理。

剪切力诱导微血管内皮细胞K^+通道的开放

利用膜片钳及内皮细胞流动小室方法对大鼠脑微血管内皮细胞在剪切力作用下内皮细胞膜K+ 通道的开放进行了初步研究 ,结果提示脑微血管内皮细胞膜上存在剪切力敏感的K+ 通道 ,剪切力作用后 ,内皮细胞膜上K +电流明显增大 ,此电流有明显的短暂延迟现象 ,也可以被胞外施加的TEA抑制 ,符合IKv特征。流动剪切力可以通过影响内皮细胞膜上的K +通道的开放引起穿细胞的离子通透性的增加 ,进而引起细胞内Ca2 + 的变化。在K+ 、Ca2 + 等离子浓度改变的诱导下可以促使G -Actin装配为F -Actin。同时诱导内皮细胞内钙库调节机制的激活 ,这些变化都可以进一步引起细胞信号转导机制的激活。该工作为进一步开展剪切力对微血管内皮细胞信号转导机制的影响提供了实验数据。

钻机短距离快速移动装置轨道卡紧机构的研究

钻机短距离快速移动装置能够提高煤矿全液压坑道钻机的移动速度,针对钻机在有轨道巷道短距离移动的情况,设计了一种轨道卡紧机构即卡轨。在使用过程中,偏心连杆尾部的偏心圆推动夹板夹紧轨道,使卡轨作为钻机移动的支点。此外,为使偏心圆具有自锁功能,通过计算选择了合适的偏心距及回转轴半径。

试验夹具对定向有机玻璃层间剪切强度的影响

研究了定向有机玻璃层间剪切强度试验中试验夹具的自动对中装置、夹持方式、后挡块高度等因素对剪切强度的影响。结果表明,采用有自动对中装置、弹簧螺栓共同定位、高背后挡块的试验夹具,能够真实地反映定向有机玻璃的层间剪切破坏。