水平偏心摆波能装置运动获能特性研究

以水平偏心摆波能装置为对象,通过物理模型试验和数值模拟,对装置在单自由度和多自由度下的运动和获能规律进行研究。不同波周期下,摆体出现小幅振荡、旋转和振荡旋转三种运动状态。研究表明,装置在单自由度下出现对获能不利的“锁停”现象,而多自由度的获能相对较好,平均功率随波浪周期出现两次峰值。第一次峰值对应波周期与能量输出(PTO)阻尼和摆臂长度正相关,峰值与PTO阻尼正相关;第二次峰值及对应波周期与外浮体轴比正相关。

带辅助轮摆臂的履带式机器人越障能力分析

履带式移动机器人因具有良好的环境适应性被广泛应用于军事和安全领域。为了改善现有摆臂履带式机器人结构复杂、重量和体积较大等不足,进一步提高其越障能力,提出一种带辅助轮摆臂的履带式移动机器人,设计该机器人的几何模型,分析其越障机理,推导摆臂的正逆运动学方程,分别建立有/无滑移条件下机器人的运动学模型。采用柔性体有限段模型法建立履带的多体动力学仿真模型。通过履带滑转率、机器人主体质心高度,履带与地面接触力及摆轮受力的变化,综合分析该机器人越障时的动力性能。在越阶、爬坡和越沟壑不同工况下,提出的带辅助轮摆臂的履带式机器人表现出良好的越障性能。

ZB45硬盒包装机组烟支自动平整装置研制

为解决ZB45包装机烟支库上方位置因烟支输送过程中整体倾斜导致的烟支下落不畅,烟支断残、褶皱和变形等问题,文中结合设备的结构特点,加装创制的烟支自动平整装置,对烟支库上方输送的烟支进行平整,使烟支平齐,在输送过程中顺利下落。经过平整装置后的烟支,在继续向下输送过程中,可顺利下落到3组7-6-7排列的通道内,避免了因倾斜造成的烟支变形、下烟阻塞及卡烟等现象发生。烟支自动平整装置的应用,使烟支褶皱、变形和端部落丝等造成的烟支次品数量,由安装前的平均18.9支∕班减少至平均3.1支∕班,减少了15.8支∕班,减少率为83.6%;烟支库卡烟、阻塞等造成的设备停机次数由之前的31.0次∕班减少至6.1次∕班,减少了24.9次∕班,减少率为80.3%;机车效率由改造前的95.3%提升至96.0%,提升了0.7%,具有较高的行业推广价值。

汽车前悬架下摆臂的逆向设计与有限元分析

逆向工程与计算机辅助设计及有限元分析相结合,可显著提高新产品的开发效率,实现产品快速制造和降低开发成本。本文以某车型前悬架下摆臂为研究对象,通过三维扫描仪采集下摆臂的点云数据,对点云数据进行处理与简化。使用CATIA软件对前悬架下摆臂进行逆向设计,建立前悬架下摆臂的三维模型。使用Geomagic Qualif软件对建立好的模型进行误差分析,平均偏差在0.6mm范围内。对表面粗糙、不连贯及曲面不连续现象进行曲面光顺处理和局部结构优化,优化后的下摆臂模型表面平整、曲面光滑流畅,符合零件设计要求。利用惯性释放原理,使用ANSYS软件分别对逆向设计的下摆臂模型的三种典型工况进行静力分析,得到下摆臂的应力云图。结果表明各种工况下的下摆臂应力均满足强度要求。

一种应用于自助设备的储卡模块系统设计

针对银行网点自助设备的吞卡现象,设计了一种应用于自助设备的储卡模块。该储卡模块被放置于卡机后部,其内部有多个卡仓,用于暂存被吞入的银行卡,用户仅需验证必要的身份信息,即可取回被吞入的卡片。自助设备通过增加该模块,能大幅提高其无人化故障处理能力,符合智能化、便捷化、高效率的新型智慧银行发展模式。

双级摇臂短壁采煤机采高检测研究

针对短壁采煤机采高检测的迫切需求,开展了双极摇臂短壁采煤机的采高检测研究。根据摇臂联动规则建立双级摇臂的采高检测模型,合理选择传感器类型和规划安装位置,确立了以测量单级摇臂摆动角度为目标,每级摇臂独立测算后再累加的检测方案。根据每级摇臂不同结构设计了相应的采高测量装置,实现了双级摇臂采高数据实时精准检测。

基于BP神经网络PID的高速清扫车摆臂控制系统

针对传统清扫车摆臂开环控制系统的动态响应特性不足、抗干扰能力弱,不能适应高速工况下清扫作业,设计了高速清扫车摆臂执行机构和闭环控制系统。为解决BP神经网络(BPNN)存在局部极值、收敛速度慢等问题,提出一种改进BPNN PID算法,其核心是通过主动串联校正,抑制PID前一次输出值u(k-1)对此次输出值u(k)的影响。通过搭建Simulink-AMESim联合仿真模型,研究了高速清扫车摆臂闭环控制系统的阶跃响应、抗干扰能力以及位置跟踪能力。研究结果表明:所改进的BPNN PID控制器能够动态调整PID参数,提高了系统的适应性、准确性和稳定性;改进BPNN PID控制器的抗干扰能力更强,鲁棒性更好,且系统近乎没有超调,超调量为0.5%,仅为PID控制超调量的2.34%,稳定时间0.62 s,相比PID提前了66.31%。

有限元分析立定跳远状态时不同摆臂动作和触地姿势的膝关节损伤

背景:立定跳远是人体跳跃时常采用的标准动作,同时也是下肢爆发力训练的主要项目之一。大量研究表明,起跳过程中的摆臂动作及触地时足部采用外八姿态能够增加跳跃距离,但鲜有研究关注触地过程中的膝关节损伤。目的:探讨立定跳远不同摆臂动作和触地姿势下双侧半月板和股骨软骨的应力及应力分布特征。方法:招募8名男性大学生进行立定跳远试验,试验中分自由摆臂和限制摆臂起跳、踝关节正常姿态和“外八”姿态触地4种情况,采集跳跃过程中的运动学数据和地面反作用力,通过逆动力学计算获取膝关节反力作为边界条件和荷载。基于1名受试者的膝关节MRI图像,建立膝关节三维有限元模型,对立定跳远触地过程进行数值模拟。结果与结论:(1)摆臂动作与踝关节姿态对膝关节运动学特征的影响存在交互作用,限制摆臂与改变踝关节触地姿态均会对膝关节在矢状面、额状面上的运动学特征产生显著影响(P<0.001,P<0.001);(2)限制摆臂+正常姿态触地与自由摆臂+正常姿态触地时的双侧软骨接触较为均匀,限制摆臂+外八姿态触地和自由摆臂+外八姿态触地的应力集中均发生在软骨内侧而外侧接触较少,内侧软骨较外侧受到更大的冲击;摆臂动作+外八姿态触地时,股骨软骨接触应力峰值(8.89 MPa)和半月板接触应力峰值(10.71 MPa)均较低;限制摆臂+外八姿态触地时,股骨软骨接触应力峰值(13.11 MPa)和半月板接触应力峰值(11.23 MPa)均较高;(3)结果显示,正确的摆臂动作配合适当程度的踝关节“外八”姿态落地,能够减小膝关节的损伤风险;当踝关节以“外八”姿态触地并限制跳跃过程中的摆臂动作时,会使股骨软骨的接触应力显著增大,可能提高膝关节损伤风险。

振打机构摆臂疲劳寿命仿真及可靠性分析

目的 针对振打机构关键部件摆臂,开展疲劳寿命及关键参数影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据,校核摆臂设计是否满足使用要求。方法 基于S-N曲线进行振打机构摆臂的寿命仿真,开展动力学仿真与应力仿真,获得不同温度下摆臂最低寿命与管壁壁厚的关系。通过对关键寿命影响参数进行影响程度仿真分析,获得寿命分布及可靠性数据。结果 当摆臂壁厚大于1.77mm时,摆臂的平均寿命大于144万次,满足产品设计要求。疲劳寿命与弹性模量E负相关,与抗拉强度和表面加工系数正相关。可靠度R取0.8时,摆臂的可靠寿命约为29 005次;可靠度R取0.9时,摆臂的可靠寿命约为11 891次。结论 振打机构摆臂壁厚需大于1.77 mm,摆臂表面质量系数大于0.827 3,材质抗拉强度大于907.76 MPa,弹性模量E小于2.041×10^(5)MPa。

三峡升船机下闸首工作大门设计中的创新技术

三峡升船机是全球规模最大技术难度最高的升船机,其下游水位变幅变率均居国内外升船机之首。为满足船厢与下闸首对接要求,下闸首工作大门采用易于调整门位、带卧倒小门的下沉式双扉平板门。该闸门具有跨度大、运行条件复杂、运行频繁且要求高等特点,设计中采用了充压止水、摆臂式锁定、卧倒门同步变速控制等多项创新技术。三峡升船机运行实践经验表明,下闸首工作大门的工作性能完全满足工程要求,以上创新技术应用效果良好,具有很好的工程应用性和实践指导意义。

基于电流信号的机器人关节螺栓松动故障检测

针对工业机器人关节连接处螺栓松动问题,根据机器人关节结构建立机电耦合模型,并引入了底座螺栓松动故障,建立了螺栓松动的系统动力学模型。分析该仿真模型电流信号,得出电流信号与螺栓松动故障之间规律。研究表明,松动情况下电机电流频率附近出现边频带,时域波形出现脉冲冲击,时频图上出现能量波动,冲击与波动出现的时刻对应螺栓松动时刻。所提出的模型分析结果与试验数据吻合较好,研究成果对工业机器人关节螺栓松动故障的建模及诊断研究具有重要的参考价值。

大口径非球面加工中最接近参考球面的精确计算

摆臂轮廓测量技术要求将摆臂精准的装调至待检测非球面的最接近参考球面上,需要精确确定非球面的最接近参考球半径及球心位置,而常规的近似法、精确公式法以及最小二乘法不能满足计算的精度和效率等要求。为了弥补现有算法的不足,文章介绍了一种分阶段逼近最接近参考球半径的计算方法,该算法在最小二乘法的基础上,通过精确线搜索技术以及牛顿迭代法,实现了最接近参考球半径求解的高精度、高效率,并且应用于大口径非球面计算时迭代效率有了较大提高。计算实例结果显示,该算法满足摆臂测量时大口径非球面的最接近参考球半径的求解要求。

机械臂参数优化数学模型及参数影响分析研究

针对欠驱动机构运动不确定性引起的采摘机械臂滑道大幅度摆动现象导致的机构运动不稳定性的问题。提出了一种基于混合蛙跳算法改进的代理模型技术来建立滑块驱动速度、滑轨高度、滑轨倾角与滑道摆动角度峰值之间的参数优化数学模型,利用KRIGING模型建立设计参数与滑道摆动角度峰值之间的数学模型,通过混合蛙跳算法优化传统kriging模型变异函数的参数,提高其数学模型精度;基于参数优化数学模型,分析了滑块驱动速度、滑轨高度、滑轨倾角对滑道摆动角度峰值的影响。仿真结果表明:参数优化数学模型精度更高,误差更小,能为参数优化提供更加精确的数学模型;滑轨倾角、驱动速度、滑轨高度对滑道摆动角度峰值变化幅度影响程度由大到小的顺序为滑轨倾角>驱动速度>滑轨高度。交叉变化对滑道摆动角度峰值影响程度为滑轨倾角-滑轨高度>滑块驱动速度-滑轨倾角>滑块驱动速度-滑轨高度。

电站锅炉除渣机摆臂断裂原因分析

针对一起电站锅炉除渣机摆臂断裂失效案例,通过对断裂摆臂分别进行宏观检查和理化检验分析,探究其断裂原因。结果表明:除渣机摆臂断裂与选材无关,主要原因是除渣机摆臂上的下抱箍与摆臂主体之间的焊接质量较差,存在气孔、未熔合、未焊透等焊接缺陷,大量焊接缺陷的存在造成焊接强度下降,在工作应力的长期作用下,在摆臂焊接缺陷处发生断裂。

控制模具零件间隙对支架成形质量进行改善的工艺方法

在摆臂支架冲压工艺及模具设计中,建立几何模型分析了材料厚度减薄对成形制件形状和尺寸精度及成形性的影响,借助冲压工艺仿真软件对成形工序的材料减薄率进行评估,根据材料减薄率确定成形工序的模具零件间隙,拉深模零件间隙按传统方法计算,预整形模零件间隙采用材料厚度值,精整形模零件间隙补偿一定量的料厚减薄量。模具经实际调试,成形的支架无开裂划伤缺陷、形状和尺寸精度达到了技术要求。

换钻机械臂结构设计与运动分析

为了实现瓦斯钻机钻杆的自动更换,设计了一种以摆动油缸为主要驱动元件的换钻机械臂。通过改进D-H法建立机械臂的运动学模型,利用解析法求取正逆解;利用MATLAB求得机械臂的工作空间;通过五次多项式对机械臂的运动轨迹进行规划;运用ADAMS进行动力学仿真;以第一摆动缸作为被控对象设计位置闭环控制回路,增加压力补偿阀以减少摆动油缸的振动。结果表明,以摆动油缸为主要驱动装置的换钻机械臂结构设计合理;在回路中增加压力补偿阀可显著减少振动冲击和绝对误差。

基于ANSYS的某型号后摇臂拓扑优化设计

为了提高方程式赛车的燃油经济性、操纵稳定性和行驶速度,以某型号后摇臂为研究对象,研究在满足设计要求的前提下,对其悬架系统的后摇臂构件进行拓扑优化设计。采用ANSYS优化设计模块对后摇臂进行仿真计算及轻量化设计,根据赛事要求和赛车结构建立后摇臂模型,并对后摇臂结构进行拓扑优化设计,得到了合理的拓扑优化结构。有限元验证表明:在满足结构要求的前提下,结构优化设计提高了构件的性能,降低了材料成本,拓扑优化设计减材41.075%,轻量化效果显著,证明了后摇臂结构拓扑优化设计的可行性。

BMD造型线主机加砂斗结构优化的研究及实践

介绍了BMD线主机百叶窗式加砂斗(后简称加砂斗)在使用过程中存在的断轴或开焊、轴承使用周期短以及拆修时对原有零部件进行破坏造成的浪费等问题,通过对叶片的结构、叶片与主动轴之间的连接方式、摆臂与主动轴之间的连接方式、主动轴及被动轴的结构、轴承的润滑以及轴承的重新选型等方面的优化,不仅大幅度提高了加砂斗的使用周期,而且在维护保养时不需要破坏原有的零部件,维修与保养更方便。优化后可以减少故障停工时间,提升了产能,另外还降低了维修成本。

四履带双摆臂机器人越障机理及越障能力

为发挥四履带双摆臂机器人的最佳越障性能,本文从运动学的角度,在固定双履带机器人越障机理的基础上,分析了四履带双摆臂机器人克服台阶、斜坡、沟道等典型障碍的运动机理及其最大越障能力,重点研究了四履带双摆臂机器人正向和反向两种攀越台阶方式的运动机理及其最大越障能力.以CUMT-II型煤矿探测机器人样机为例,绘制了机器人仰角、摆臂摆角与跨越台阶高度的3维关系图,以及斜坡坡度与摆臂摆角关系曲线,并求出了相应的最大越障能力的理论值,与实验室实测数据进行了对比分析.本文推导出机器人的最佳越障性能及对应的质心和摆臂的位置,可为机器人越障时质心位置的控制提供理论依据.

微型摆式发动机的总体设计

本文提出了一种专门为便携式发电系统提供源动力的微型摆式发动机 △ ,这种发动机以摆动形式输出动力。文中详细论述了它的结构设计方案、工作过程、结构特点 ,并给出了设计机型的性能参数。结果表明所设计的微型摆式发动机可行。