摘要：针对航空制造领域中对飞机机翼等大型工件的高加工精度、高生产效率等要求。首先,通过螺旋理论对6-SPU并联机器人进行了机构自由度的分析,并根据弗莱纳-雪列空间三元矢量原理以及并联机构的逆运动学求解方法,对6-SPU并联机构动平台的运动规划进行了分析和研究,得到机构动平台在加工过程中的相应位姿。然后,利用齐次坐标变换矩阵和逆解运算公式进一步确定6-SPU并联机构动平台上末端执行器按照预期运动轨迹移动时在驱动副上所施加的驱动运动规律。最后,借助三维软件SolidWorks及MATLAB中Simulink仿真模块进行建模仿真,进而验证了对并联机构运动轨迹规划的可行性,为移动式并联加工平台的工程设计提供理论基础。

摘要：为了提高轨道车轮的结构性能,利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型;以双S型轨道车轮为设计蓝本,分析了轨道车轮的辐板设计域,提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法;介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路;根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准,分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况,不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构,而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构;对比了优化前后车轮辐板的应力,并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性,证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明:利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的;在车轮质量不增加的前提下,优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚,有效地减小应力集中,降低结构应力;对比原双S型车轮,优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升,分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%,其中,方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高,并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。

摘要：以一类静电驱动双侧平行板电容型微谐振器为研究对象,基于分岔理论研究微结构的复杂动力学行为的机制。通过分析微结构动力系统的静态分岔,发现直流偏置电压的增大会直接引起微结构的静态吸合。在此基础上获得系统的多稳态解的解析形式,解析预测与数值结果吻合,研究发现系统的振动跳跃来源于双平衡点失稳引起的多稳态现象。进而发现继续驱动交流电压幅值的增大则会引起微结构的混沌和吸合不稳定现象。该结果对静电驱动微谐振器的设计中如何避免出现复杂响应具有实际意义。

摘要：提出了1种并联机构工作空间的几何求解及尺度优化方法。首先,借助闭环矢量法构造了线性驱动6自由度并联机构的位置逆解模型;推导得出并联机构定姿态可达工作空间的边界曲面方程,获得精确的3维可达空间;提出"有效工作空间比"概念,以刻画可达工作空间的有效尺度域;最后,在考察归纳机构关键尺度参数对有效工作空间比的影响规律的基础上,以包络已知任务空间的可达空间体积最小作为目标函数,结合有效工作空间比取值范围、驱动关节位移范围、构件干涉及尺度约束等约束条件,联合应用模拟退火+模式搜索算法进行了机构关键尺度参数的优化设计。研究成果可为并联机构的结构设计奠定必要理论基础。

摘要：建立了微陀螺的动力学模型,采用多尺度方法对微陀螺的非线性模型进行求解,探讨了驱动微弹性梁和检测微弹性梁的非线性刚度对微陀螺输出的影响规律,研究了微陀螺的带宽在非线性刚度作用下的设计原则,结果表明:微陀螺振动系统的检测灵敏度和带宽呈反比关系;微弹性梁的非线性刚度会使得输入角速度与检测输出呈非线性关系。因此,从微弹性梁的设计角度出发,可根据较大的输出或者较小的非线性要求选取合适的驱动微弹性梁;而检测微弹性梁则需要选取较小的非线性刚度。

摘要：利用数值模拟的方法,研究了径向引入引出型分配、汇流集箱系统的静压分布规律。为了消除计算中伪扩散的影响,选用了QUICK格式。数值计算结果表明:在三通附近,气流的变化非常强烈,在远离三通的区域,气流逐渐平稳。在分配集箱进口三通的两侧存在2个涡流区,正对三通中心线的支管处静压最高,远离三通的区域,静压分布与轴向引入引出方式规律基本一致。利用该方法计算了某电厂锅炉末级再热器的流量分配和热偏差情况,与实测结果相吻合。

摘要：以城市轨道车辆车轮为研究对象,建立了S型辐板轨道车辆车轮模型,利用有限元方法研究了不同磨耗情况下车轮结构应力和热应力的变化特点,分析了结构场和温度场的耦合作用对车轮应力特性的影响,获得了热力耦合作用下的车轮结构应力和热应力的耦合规律。仿真结果表明：随着车轮踏面的磨耗,其结构应力、热应力与耦合应力均呈非线性变化,在车轮直径为800～840mm的磨损区间,耦合应力较稳定,当磨损到直径小于800mm之后,其耦合应力增长较快,特别是磨耗到770mm时,耦合应力骤升,磨耗到限时耦合应力达到179.5 MPa;车轮的耦合应力是复杂的三维空间力系的叠加,在耦合应力分布上,车轮辐板处耦合应力最大点位置发生漂移现象,制动结束时的车轮辐板处耦合应力最大,大于结构应力最大值与热应力最大值,因此,耦合应力在车轮应力中占主导作用,在车轮的结构设计时,建议考虑结构应力和热应力的耦合作用,把耦合应力作为车轮疲劳强度的评价指标。

摘要：以机械创新设计能力的培养为根本,结合机械原理和机械设计课程的特点,从课程教学方法与模式改革、以学促赛,学赛结合以及构建机械创新设计教学平台这三个方面来对机械设计创新能力的培养进行了思考与实践探索,以促进机械类课程教学质量的提高,培养学生学习的积极性和兴趣、开拓学生的思维空间,提升学生的机械创新设计能力。

摘要：为了优化设计圆柱齿轮减速器以体积最小为目标,建立了圆柱齿轮减速器的优化设计数学模型,通过采用Matlab软件中的优化算法,实现圆柱齿轮减速器参数的优化设计,实践证明:利用MATLAB优化工具箱求解优化问题,不用编写大量算法程序,提高了设计效率,算法可靠,非常实用。

摘要：熔断器振动灌砂是熔断器智能制造的重要工艺环节,针对传统单维垂向振实器在灌砂过程中灌砂效率低,且密实度难以满足要求的缺陷,提出具有一维垂向移动及两维倾摆、俯仰转动的三维振动方式用以实现熔断器灌砂;基于方位特征集及机构解耦准则,构造可实现一平移两转动(1T2R)运动的三自由度解耦并联机构,并进行运动学正逆解分析;提出采用弹簧阻尼进行自由度约束,构造单输入多输出型多维振实器的新方法,实现单驱动下的多维振动输出的设计理念及准则;针对工艺所要求的振动幅值,在ADAMS中进行运动仿真及尺度优化;实验表明,该机构控制简单,振动密实性效果好,提高了智能电网用户端熔断器的安全性及一致性。