Al_2O_3陶瓷激光多道铣削温度场有限元模拟

激光铣削时能量是以局部热源的形式照射到基体表面上,集中的能量会引起铣削过程中温度场分布不均匀和不稳定。以Al2O3陶瓷材料激光铣削为例,建立了激光多道铣削的三维温度场有限元模型。利用ANSYS软件中的APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言模拟了多道铣削时热源的移动。模拟结果表明:随着铣削过程的进行,后面的铣削道光斑中心的温度比前面的铣削道的中心温度高,且具有的热影响区也大;温度梯度变化最大的地方是在扫描方向发生改变的铣削样件边沿区域。将模拟结果的最高温度和文献中的实验结果进行比对,一致性较好。

渐开线蜗轮的精确建模与修形

为了适应单件、小批量生产模式,文章提出了一种新的渐开线蜗轮修形建模技术。根据微分几何与齿轮啮合原理依次推导得出蜗杆齿面方程、蜗轮副啮合方程,进而得出蜗轮齿面方程。将蜗轮齿面方程计算出的齿面点云沿齿面法向偏移,得出修形后的齿面。对蜗杆与修形蜗轮的动态啮合进行有限元分析,得出接触区与传动误差。分析结果表明,文中的修形建模方法精度高、啮合性能良好、调整方便。这种修形建模方法还可以用于其它类型的圆柱蜗轮副。

基于RecurDyn的八连杆机构参数化设计及优化

以大吨位冲压压力机中的闭式八连杆机构为研究对象,根据滑块总行程、最大拉伸深度、有效拉伸过程中的最大拉伸速度等3项要求,对其进行杆系尺寸优化设计。在RecurDyn平台上建立了八连杆机构的参数化模型,经过运动学仿真,获得滑块的位移和速度曲线。基于位移曲线获得滑块总行程,基于速度曲线及有效拉伸过程中的最大拉伸速度要求获得可用最大拉伸深度,最终获得机构的尺寸参数。优化结果表明:在保持杆系总体尺寸不变的情况下,有效行程增大了39%。

ZA型蜗轮的精确建模与修形

研究了ZA型蜗轮的建模与修形技术,为蜗轮五轴数控加工编程提供精确的三维模型。建立车刀、蜗杆、蜗轮的坐标系,在此基础上得出车刀坐标系到蜗杆坐标系、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式;推导得出车刀刃口方程,根据车刀坐标系到蜗杆坐标系转换公式可得出蜗杆齿面方程;根据齿轮啮合原理,推导得出蜗杆蜗轮啮合方程;将蜗杆齿面方程、蜗杆蜗轮啮合方程、蜗杆坐标系到蜗轮坐标系的转换公式联立即为蜗轮齿面方程;根据蜗轮副啮合区的要求,对蜗轮齿面方程计算出来的齿面点集进行法向向内偏移,使得蜗轮齿面修鼓。最终的啮合区图表明:修形蜗轮与标准蜗杆的啮合性能符合使用要求。

变轴线生物融合式膝关节康复机构型综合

以一种具有变轴线转动的1R人体膝关节模型为基础,提出一种膝关节与外骨骼轴线自动对准的生物融合式膝关节康复机构型综合的方法,并综合出了一系列生物融合式膝关节康复机构。给出一种膝关节与外骨骼关节轴线自动对准的运动补偿条件,基于螺旋理论构建符合运动补偿条件的生物融合式膝关节康复机构的基本模型;以生物融合式膝关节康复机构为研究对象,用改进的G-K公式分析了生物融合式膝关节康复机构的自由度,并用运动学仿真软件验证了运动补偿的正确性,进而确定了机构综合的合理性,为生物融合式膝关节康复机构型综合的设计提供了新的思路。

串联九自由度喷涂机器人及其运动学分析

在工业生产中,喷涂是重要的加工过程,喷涂机器人已经广泛应用于喷涂行业,但复杂工件的内表面喷涂还多依赖人工完成。针对多腔室多障碍的大型构件内壁的喷涂,提出一种新型九自由度喷涂机器人。根据多腔室多障碍大型构件的结构特点,按功能将此机器人结构划分为工作定位装置、工作执行装置和辅助支撑装置;基于D-H参数法,建立此机器人的数学模型,进行正解的求取;给出一种冗余机器人计算反解的方法:根据喷涂不同方位的腔壁对前三个关节进行角度预设,从而保证喷涂目标面处于工作执行装置的灵活工作空间;根据关节7工作空间的特性,采用正向求解和逆向求解分别得到关节7的位置坐标,并反推关节6的位姿,进而得到其他关节角度值完成反解。此求解方法得到的反解能够保证机器人在对同一壁面喷涂时具有相似的构型姿态,解决了反解过多、求解难度大、解筛选困难的问题,极大地提高反解的求解速度。

一种并联下肢康复机构的综合与分析

针对具有下肢运动障碍的偏瘫及脑卒中患者,提出一类基于并联机构的下肢康复机构,此类机构具有三平移的运动自由度,其结构关于单一平面对称。康复训练机构基于站姿康复,通过动平台带动踝关节的运动完成人体下肢康复训练,使康复训练形式多样化,康复过程中患者能够获得一定的适应性以及舒适性。基于螺旋理论型综合方法给出四种分支自由度为4的基础构型,择优选取了一种分支结构为PRPR的并联机构作为康复执行机构;对该机构进行了运动学分析,求取了机构的工作空间;基于不同的康复形式进行了轨迹规划;通过冠状面和矢状面的角度实验验证了机构具有运动不受平面限制的性能。