摘要：四旋翼无人机在未来越来越多的应用场合中,将面临复杂多样的飞行环境;将风切变、突风以及Dryden紊流风组合,建立四旋翼无人机所处的外界复杂风扰动模型,分别建立受空速影响的桨叶挥舞诱导阻力/力矩以及空气阻力/力矩模型,依据牛顿力学建立复杂环境下四旋翼无人机的动力学模型;通过数值仿真,分析了定点悬停和轨迹跟踪过程中,复杂风场环境对四旋翼无人机运动特性的影响;仿真结果表明:在进行复杂环境四旋翼无人机的高精度控制系统设计时,应该综合考虑风切变、突风和紊流风所组成的复杂风场,且在动力学模型中应同时考虑桨叶挥舞和风阻因素;研究结果具有一定的工程实际意义。

摘要：为了满足精密制造领域对于传动平台多自由度及大行程的要求,基于空间机构学,设计了由压电陶瓷驱动柔性铰链导向的六自由度微传动平台.针对压电陶瓷输出位移小的缺点,设计桥式机构对其输出位移进行放大,并利用线切割对传动平台进行一次性加工,得到具有大行程的一体式传动平台.通过齐次坐标变换得到了补充修正后的RPY(滚动-俯仰-偏转)角姿态描述方法,利用此方法分析传动平台的运动特性,通过虚功原理和坐标变换理论,建立了微传动平台的运动学模型,得到了压电陶瓷驱动位移与传动平台运动位移之间的映射关系,以及微传动平台6个方向的静态刚度及其变化规律.利用ANSYS12.0对传动平台进行有限元仿真,并搭建实验平台进行实验测试,实验结果与理论模型和仿真结果的对比分析验证了理论模型的正确性及平台结构的合理性.

摘要：针对充气自生长软体机器人现有主动方向控制方案对功能与精度难以兼顾的问题,通过对软甲亚纲海洋底栖动物腹节结构的模仿,提出非对称褶皱结构主动转向方案。通过在控制腔室内外侧布置非对称的褶皱结构,使控制腔室在充压时内外侧形成非对称的展开效果,从而形成长度差并实现对囊体转向的高精度可逆主动控制。在此基础上,完成对自生长软体机器人样机的制造。建立囊体褶皱宽度、褶皱间距等设计参数与转向半径、角度等性能关系的数学模型,并通过数值仿真与样机试验加以验证。研究结果表明:所提出的转向方案能够在保障囊体运动能力的前提下,有效驱动囊体实现大角度高精度的可逆方向控制,并具有较高的设计自由度;所建立的数学模型能够较为精确地对囊体运动性能进行预测;所设计自生长软体机器人可应用于未来城市作战中狭窄非通视空间的侦查和引导打击。

摘要：为了实现3-RRR柔顺并联精密定位平台的精确运动,研究了它的封闭形式精确运动模型和尺寸优化设计。采用卡氏第二定理建立精密定位平台的封闭式柔度模型。根据柔顺并联机构的结构特点,将其划分为3个对称分布的运动支链,并结合铰链的柔度模型和机构力传递关系分别推导出各个支链的刚度模型,整个系统的刚度为所有支链在同一坐标系下的刚度的叠加。建立的刚度模型是以柔性铰链的柔度为变量的封闭形式模型。根据柔度矩阵可得到反映输入位移和输出位移之间关系的雅可比矩阵。理论模型与有限元分析的比较结果显示,两者所得的运动模型误差为1.0%～9.5%,证明了所推导运动模型的正确性和精确性。根据雅可比矩阵的封闭公式,分析其对结构参数的灵敏度,并由此选出对平台运动特性影响较大的优化设计变量。提出以最大化平台工作空间为目标,以铰链强度、最大输入力、几何尺寸和输入耦合为约束的优化模型。结果表明,优化后的结构参数能获得更大的输出位移,说明该方案能满足优化设计要求。

摘要：为了满足高压直流断路器对其操动机构快速性和高电压等级的要求,针对126 kV真空断路器设计了一种适用于长行程且具有较高分合闸速度的新型电磁斥力机构,其由双线圈和螺线管式电磁斥力机构串联而成。首先,运用有限元方法进行电磁力仿真模拟,通过对机构的电磁斥力和位移/时间特性分析,初步验证了其可行性。然后,采用单一变量法对其运动特性进行仿真分析,得到了机构间相互配合关系和参数优化设计原则。最后,为降低分闸弹跳,设计电磁式缓冲器,分析了缓冲驱动电路参数和缓冲投入时间对缓冲特性的影响。研究表明:该电磁斥力机构具有刚分速度大,加速时间长,适用于长行程驱动的特性。在分闸电容3500μF、电压1200 V,缓冲电容3500μF、电压1800 V参数群组配合下,所设计电磁斥力机构全行程开断时间较短,仅有5.41 ms。

摘要：对较大气泡在静水中的水力学特性、气泡上升速度、气泡形状与曳力系数等进行研究。气泡的产生是通过将特定体积的气泡存放在倒置的球帽杯中,然后释放到静水中。气泡的运动特性通过高速摄像仪捕捉,气泡相关运动参数通过数字图像处理程序得到。实验得到不同尺寸气泡在静水中上升的特性,并将实验结果与现有的曳力模型进行比较,表明Tomiyama等关系式对于曳力以及气泡最终上升的预测比Ishii-Chawa模型好,较大气泡的形状具有一定的相似性。实验结果对存在较大气泡的两相流动特性以及相间交换特性有重要意义。

摘要：设计了一种多气囊仿生软体机器人,由位于上方的多个相互连通的气囊和位于下方的双层底座组成,通过给气囊充气以使软体机器人产生弯曲,通过在软体机器人前、后表面设置不同的摩擦片,机器人能够利用前、后摩擦力的不同而得以前行;利用ANSYS软件分析软体机器人充气、放气过程中的内应力,以改善机器人的结构设计;采用Yeoh模型研究软体机器人运动过程中的力学特性,在理想条件下推导出软体机器人的前行步幅与气囊内部气体压力的非线性关系模型,并通过仿生软体机器人的充气和前行运动实验验证仿生软体机器人前行运动的可行性.结果表明,当充气压力为90kPa时,机器人前进的步幅为19.25mm,与其理论值(22.85mm)基本一致.

摘要：为对新型超高速包装机铝箔纸烟包推手装置的性能优化提供设计依据,研究了其运动特性。基于新型推手装置的解析模型,通过分析其工作原理,计算推手工作点的运动轨迹。采用多刚体动力学理论,建立该装置的仿真计算模型,求解推手工作点的运动轨迹。将运动轨迹的解析解与仿真解进行对比,二者一致性较好,验证了动力学仿真模型的正确性。应用推手装置仿真计算模型,对其位移、速度与加速度等关键运动参数进行分析,并对长臂推手进行加速度测试,将实验结果与仿真计算结果进行对比分析。结果表明:包装速度为1 000包/min时,推手装置能够准确地实现预定的运动轨迹,平稳地将烟包推送到往复模盒中。

摘要：针对现有的间歇转动机构传动性能的缺陷,提出一种新型非圆齿轮型间歇转动机构。首先对其传动与分度原理进行分析,然后建立其数学模型并详述了核心构件非圆齿轮副的匹配设计方法,最后从运动学角度对机构的传动性能进行了分析。结合设计实例,利用MATLAB与SolidWorks软件建立了机构的虚拟样机,并在ADAMS软件中对其进行了运动学仿真。仿真结果与理论值对比分析表明机构的分度误差约为0.74%,验证了设计理论与运动特性分析方法的正确性。

摘要：设计、建立了研究高温熔融液滴与冷却剂相互作用的可视化实验装置,通过高速摄影记录熔融液滴的下落过程,获得了下落小球运动过程曲线,重点考察了液滴温度和冷却剂温度对液滴-冷却剂界面作用过程的影响。结果表明,熔融液滴穿过气-水界面后,将首先经历一个速度骤降-回升过程,之后液滴作减速运动下落;当冷却水温度一定时,高温熔融液滴温度越高,熔融液滴入水后下落速度越快;当熔融液滴温度一定时,冷却水温度越高,熔融液滴入水后下落速度越快。