基于机械系统动力学自动分析的多喷头3D打印机运动学研究

针对目前3D打印机打印回转体类型零件速度慢、插补复杂、效率低等缺陷,设计一种3D打印机,由底座、行星齿轮组、Z轴运动机构、横向丝杠机构和料架等组成。通过ADAMS仿真软件进行运动学虚拟仿真分析。3D打印机可通过增加打印喷头数量来提高打印速度。通过对多喷头的协作打印方案进行运动仿真模拟计算,得到运动学特性。通过对比分析不同时刻的末端执行器的速度、加速度和受力情况,验证3D打印机机械机构运动可行性。相比于传统3D打印机,该打印机对于回转体零件的打印效率显著提高。

基于TRIZ的带式输送机断带保护装置创新设计研究

为使带式输送机断带保护装置制造企业快速、高效地实现产品的升级创新,提出了基于发明问题解决理论(Theory of the Solution of Inventive Problems,TRIZ)、功能-原理-结构分解的带式输送机断带保护装置创新设计过程模型。在明确设计任务、形成设计方案和改进结构设计3个阶段中,利用TRIZ的技术进化理论和物质-场分析实现创新方向的寻找和方案的制定,通过功能-原理-结构分解实现功构置换、聚合等,最终完成带式输送机保护装置的创新设计。以楔块式断带抓捕装置为例,采用设计的模型对其进行创新设计,验证了所构建模型的有效性。

基于熵权TOPSIS法的注塑工艺参数多目标优化

以玩具车车门面塑件为研究对象,提出了一种基于熵权TOPSIS综合评价法的注塑工艺参数多目标优化方法。首先,结合顶出时的体积收缩率、总翘曲变形量和缩痕估算等试验指标要求,建立5因素4水平的正交试验;其次,利用熵权法确定各试验指标的权重;然后,采用TOPSIS综合评价法将多目标优化问题转化为以综合评价值为单一指标的单目标优化问题。最后,通过极差分析得到影响试验指标的显著因素和最优工艺参数组合。与默认推荐工艺参数相比,采用最优工艺参数组合后,顶出时的体积收缩率、总翘曲变形量和缩痕估算分别降低了56.16%、41.24%和52.27%,证明了基于熵权的TOPSIS综合评价法在注塑成型工艺参数优化方面的有效性。

老龄人群上肢康复训练仪设计

基于对老龄人群上肢偏瘫患者的研究现状及阶段性康复训练对上肢康复的重要性,设计一种经济型、智能化,面对家庭、社区的老龄人群上肢康复训练仪。该设备以步进电机为动力源,以蜗轮蜗杆减速器、同步带轮和传动带轮为传动系统,并为设备提供动力传递,基于Kinect传感器的控制系统,代替治疗师的康复训练,实现对患者训练方案的优化,极大程度上解决治疗师需求量大的问题。肘关节屈伸机构的设计实现对肘关节训练过程中角度、前臂后臂长度参数的精确控制,最终设计出符合老龄人群的家庭型老龄人群上肢康复训练仪,并通过三维仿真设计验证其干涉情况及性能。

基于STAR-CCM+多边形网格的垂直轴风机的仿真分析

目前主流的风力发电机以水平轴式为主,除此以外还存在一种垂直轴风机,其与水平轴相比在某些方面有着一定的优势,然而垂直轴风机领域的研究还较少,技术及理论都不够成熟,使得垂直轴风机一直得不到较好的应用。为了得到一种更具实用价值的垂直轴风力发电机,本文以传统的H型垂直轴风机为基础进行改进,添加了辅助电机和电磁锁等结构,解决了H型垂直轴风机的自启问题。同时,为了将风机的发电功率最大化,需要得到风机在各风速工况下的最佳转速,使用STAR-CCM+的多边形网格,并引入k-ε湍流模型进行垂直轴风力发电机流场仿真模拟。通过改变环境风速和风机转速,对比不同工况下的发电功率,找到各环境风速下的最佳的风机转速。仿真结果表明,当风机转速是当前环境风速的2.5倍时,风机的发电功率最大。

双色注塑成型工艺参数多目标优化

以某双色塑料扣为例,针对总翘曲变形量、第一射和第二射的平均体积收缩率等多个质量指标要求,运用正交试验法和综合评分法,通过Moldflow软件进行双色注塑模拟仿真,优化双色注塑成型工艺参数。建立5因素4水平的正交试验矩阵获得原始质量指标数据,并对其进行标准化处理和线性组合计算,得到综合得分值。经均值和极差分析,得到影响质量指标的显著因素和最优工艺参数组合。试验结果表明符合工艺参数的优化目标,为双色塑件成型提供了依据。

基于信噪比与灰色关联分析的注塑工艺参数多目标优化

以分线器盖为研究对象,基于信噪比和灰色关联分析,提出了一种注塑工艺参数多目标优化方法。针对顶出时的体积收缩率和总翘曲变形量等质量指标要求,建立5因素4水平的正交试验,得到每组实验的质量指标数值及其对应的信噪比。对信噪比进行无量纲化处理后,计算各因素对质量指标的灰色关联系数和灰色关联度。对灰色关联度进行极差分析,得到最优工艺参数组合。结果表明:与默认推荐的工艺参数相比,采用最佳工艺参数组合后,分线器盖顶出时的体积收缩率和总翘曲变形量分别降低了22.04%,39.47%,分线器盖成型质量提高,证明了基于信噪比的正交试验和灰色关联分析法在注塑成型工艺参数优化方面的有效性。

面成型光固化3D打印制件成型精度优化

针对面成型光固化工艺存在制件尺寸收缩、翘曲变形等成型精度问题,制作尺寸为60 mm×60 mm×20 mm的样件,以分层厚度、建模样式和构建角度为试验因素,以制件的尺寸、圆度和平面度为试验指标,采用正交试验法分析各试验因素对制件成型精度的影响规律。结果表明,建模样式是影响尺寸精度的最主要因素,构建角度是影响几何形状精度的最主要因素。总体而言,随着打印层厚的增加,成型误差逐渐增大;随着建模样式由粗略(Draft)到精细(Premium),成型误差逐渐降低;随着构建角度的增大,成型误差先降低后增大。通过极差分析法,确定最佳工艺参数组合为打印层厚30μm、建模样式Premium、构建角度15°。经试验验证,优化后的工艺参数提高了面成型光固化三维(3D)打印制件的成型精度。