摘要：充气薄膜结构具有质量轻、收纳比高的优势。通过理论分析及实验验证的方法,得到了充气薄膜管承载力矩与充气内压、管道内径、展开程度之间的映射关系。进一步通过“厚度包边”法处理二级展开帆板的厚度问题,设计了转动锁定、转动-滑移锁定、搭接锁定连接结构,提出薄膜管驱动的二级可展开矩形帆板、圆形帆板以及百叶窗式矩形帆板三种大尺度可展开帆板结构形式,并进行展开状态的模态仿真,对比其模态振型。本设计可为大尺度充气可展开结构形式提供参考。

摘要：围绕航天器向大尺度、远距离发展所涉及的大尺度部件在轨展开技术中新工艺、新材料、新结构等,对现有航天器大尺度部件的折展机构进行了统计与分析,系统梳理了在轨航天器折展机构的技术参数、结构与组成等。介绍了折纸艺术、自回弹材料与记忆合金等新工艺、新材料在航天器太阳帆板、天线等大尺度部件上的应用。重点分析并梳理了新型结构的特性及其工作原理,包括:充气展开式、单轴旋转式、径向扩展式、单元重构式、延长伸展式等。最后,结合即将开展的载人登月与月球基地建设、太阳系探测等深空探测任务,对在轨航天器大尺度部件的折展结构与机构的发展趋势进行了展望。

摘要：针对圆柱绕流的减阻、增速等现象,结合边界层分离理论,提出了一种容积式流体机械进口结构优化设计方法。以提高吸入能力为目的,建立绕流流线优化模型。运用图形和解析相结合的方法,结合容积式流体机械进口结构特性,完成了容积式流体机械进口结构优化,揭示了容积式流体机械进口结构特性与吸入能力的相互影响关系。最后,以螺杆泵为例,求解了优化模型并进行了仿真验证。结果表明:在容积式流体机械进口端面设置合适的流线型体可以增大流体进入泵腔速度,提高螺杆泵吸入能力,螺杆泵吸入能力提高26.46%以上。研究结果可为容积式旋转流体机械向高转速方向发展提供理论参考。

摘要：以11辊矫直机为研究对象,研究其理论设计方法。针对矫直机设计过程中难以预估矫直性能的问题,在设计阶段,引入弹塑性有限元法,建立11辊冷矫直机辊子三维有限元模型,对矫直机矫直过程进行数值仿真,获得了矫直过程中矫直力、应力、应变、弹塑比及各辊的压下量和矫直后板材每米不平度的关系,并进行样机压下量和每米不平度的现场测量。通过对比,有限元分析与试验结果一致性良好,验证了分析计算的准确性,为矫直机优化设计提供必要的参考依据。

摘要：针对螺杆泵关键部件螺杆转子设计过程复杂、加工难度高导致啮合间隙不均匀的问题,在分析螺杆啮合间隙形成机理基础上,运用空间解析几何基础理论,提出基于啮合间隙的螺杆齿形设计新方法,建立螺杆加工过程进刀轨迹-螺杆齿形-啮合间隙转换方程;结合微分几何等距曲面构型原理,得到预定加工间隙的螺杆端面齿形;研究螺杆与刀具在加工过程中的空间包络特性与几何特性,结合机床、螺杆、刀具协同运动所生成的接触线形状和空间位置参数,提出一种基于离散点齿形的螺杆加工成形刀具设计方法——形位几何法,该方法基于具有稳定接触的包络结构,将抽象的空间包络问题转化为平面解析几何问题,简化包络求解模型,克服传统啮合理论设计刀具时无法精确计算齿形曲线尖点的关键性技术难点,提高成形刀具齿形设计的精确性。

摘要：针对螺杆泵筒壁间隙、啮合间隙等决定螺杆泵性能的关键间隙设计问题,在研究螺杆各项间隙构成原理的基础上,运用流体力学间隙泄漏理论,建立泵腔间隙泄漏压差流和剪切流模型,分别分析螺杆泵筒壁间隙和啮合间隙的泄漏量,得到螺杆泵不同间隙泄漏的表达式。以主动螺杆2头、从动螺杆3头的双螺杆泵为例,通过理论计算与试验对比分析了螺杆转速、压差对泵泄露的作用机理,揭示了螺杆转速、泵进出口压差对螺杆泵流量特性及容积效率特性的影响规律,从而完善了螺杆泵转子设计理论,提升了螺杆泵输送性能。

摘要：基于两相流随机分离模型和流场组织原理,设计了一种新型窑炉燃烧器。气相模型采用Eulerian方法、煤粒相采用Lagrangian方法,对新型窑炉燃烧器流场特性进行数值模拟,研究燃烧器结构、煤粉粒子粒径、配风比对燃烧器温度场、速度场、碳氧化物、燃烧效率的影响。结果表明,煤粉粒径的增大使炉膛温度场升高,但过小的煤粉粒径也会使温度得到加强;二次风采用旋流喷入,强化了气相流的混合效果;同时三次直流风有效地防止炉壁的高温腐蚀和降低了壁面的结渣。对设计的新型窑炉燃烧器进行热态温度场实验研究,实验结果与仿真结果吻合。

摘要：面向月面极端环境科学探测任务,提出一种兼有快速通过性和良好环境适应性的爬行滚动一体化机器人设计方案,通过机器人6条腿的形态变化,使机器人具有爬行和滚动两种运动模式。在对爬-滚机器人构型分析的基础上,建立了单腿正逆运动学模型,以运动学为基础,基于足端轨迹规划设计了爬行模式下机器人直行、原地转向步态;结合非结构地形的特殊性,通过尺寸和力约束条件分析了机器人滚动模式下的最大爬坡角和最大越障高度。基于ADAMS软件对机器人爬行模式直行、原地转向,滚动模式爬坡、越障等运动行为进行了模拟,并搭建了机器人移动试验平台,对机器人样机在实验室环境中进行了测试,仿真和试验结果表明机器人在爬行模式下具有良好的移动性能,在滚动模式下具有一定的爬坡和越障能力,爬行、滚动模式运动特性分析能准确地评价机器人性能,证明了该设计方案的适用性和可行性,为后续特种探测机器人的研究提供借鉴。

摘要：针对传统月面轮腿式机器人受限于结构及尺寸的问题,引入模块化设计观点,基于图论理论建立了机器人构型与模块之间的数学关系。以直线运动车身动态平稳度为评价标准,通过机器人足式运动学分析,以直线型与环形六支链轮腿式月面机器人为例,进行了机器人构型设计。仿真结果表明,直线型构型机器人在足式直线运动步态下更加平稳,可作为模块化可重构轮腿式月面机器人的设计参考。

摘要：针对六支链轮腿式月面机器人构型尺寸综合及可调构型参数与运动性能适配的问题,以机器人爬坡作为典型工况,在ADAMS中建立了六支链轮腿机构参数化优化设计模型,分析了轮腿尺寸参数、腿部关节角与爬坡驱动力的关系,以爬坡中车轮驱动力最小为优化目标,计算得出了较优的机构尺寸及关节角参数。可为六支链轮腿式月面机器人移动机构的设计提供方法及依据。