摘要：为探索并研制一种抗冲击强度较高的仿生贝壳,对强度较高的贝壳珍珠层结构进行仿生模拟,设计出多层金属框架模型,同时对其进行有限元静力学分析.研究填充高韧非金属材料的工艺方法,制备异质异构3D打印的仿生贝壳结构双材料复合试样,再对试样进行压缩试验.研究结果表明:当应变小于6.6%时,仿生贝壳结构试样的应力是单一金属实体应力的1~11.95倍.设计的仿生贝壳结构实现了不锈钢与环氧树脂的有效结合,且其抗压强度大于单一金属实体的抗压强度.

摘要：由于微铣刀具有尺寸小,振动弱,转速高等显著特征,其振动检测异常困难。为解决该难题,提出了一种基于光强调制的微铣刀二维振动测量方法。该方法将发射光纤和接收光纤束对称地布置在微铣削刀具两边,借助刀具对发射光纤与接收光纤之间空间光场的调制实现刀具振动测量。为获取合适的光纤束设计参数,分别仿真分析了发射光纤和接收光纤的距离,光纤束设计参数(光纤直径,数值孔径等)对光纤束光强调制特性的影响,基于此,选定了光纤束设计参数。结果表明:所设计光纤束可用于微细刀具横向500μm,纵向150μm范围内二维振动的测量。为微细铣削刀具振动测量提供了一种新的测量手段。

摘要：为解决某型车辆在试验过程中出现的车架开裂问题,提出一种基于实测试验载荷谱与数值仿真分析相结合的车架结构优化方法,并在试验中得到应用验证。主要内容包括:建立集六分力传感器、加速度传感器、位移传感器、应变传感器为一体的多通道数据采集系统,获取实际行驶试验底盘载荷谱原始数据,利用零点漂移、去趋势项、去噪等信号处理技术得出载荷谱分析数据,采用定性与定量相结合的方法分析车架结构开裂的故障原因。建立车架有限元仿真模型,基于试验载荷谱分析数据,在不影响整体结构的基础上提出优化方案,计算比较优化前后的车架结构在典型受力工况下的力学特性,保证优化后受力满足要求。利用RPC迭代技术,基于实测载荷谱数据迭代计算得到响应驱动信号,应用于整车道路模拟试验台,开展台架试验,验证车架设计优化的有效性。最后对优化后的车架进行完整的可靠性行驶试验,结果表明:优化后的车架未发生故障且满足可靠性指标。该研究以解决实际问题为出发点,为整车高可靠性设计技术提供了有效、可行的方法。

摘要：研究基于液压驱动的下肢外骨骼机器人,旨在实现人体下肢的运动康复。设计结构紧凑型液压驱动下肢外骨骼整体机构。建立了下肢外骨骼多连杆机构模型,基于拉格朗日法对模型进行动力学分析。针对下肢外骨骼的快速随动控制提出了一种滑模控制器,并运用MATLAB进行了控制仿真模拟,仿真结果表明,外骨骼采用该控制算法具备良好的跟踪效果。搭建了外骨骼系统软硬件平台,通过预设步态跟踪控制实验,验证了机构的合理性与控制算法的有效性。

摘要：为实现下肢残障者的运动康复,设计液压驱动的下肢外骨骼机器人机构。针对下肢外骨骼的运动跟随需求,提出一种滑模控制器,并进行了控制仿真模拟。仿真结果表明:外骨骼采用该控制算法能较好地实现位置跟踪。基于dSPACE硬件在环实时仿真系统搭建了下肢外骨骼系统,进行了空摆实验、被动跟随实验及主动跟随实验。实验结果表明:设计的下肢助力外骨骼机器人能够为穿戴者提供助力,外骨骼样机的整体稳定性较好,对穿戴者具有良好的跟踪性能与快速响应性。

摘要：针对直线电机驱动的精密运动平台轨迹跟踪控制中存在的轨迹跟踪精度不高以及外部干扰问题,提出了基于粒子群优化自抗扰控制器与基于BP神经网络优化自抗扰控制器相结合的控制策略。自抗扰控制算法对外部扰动进行估计和补偿,提高了直线电机的抗干扰能力;通过粒子群算法对自抗扰控制器的部分参数迭代寻优,解决人工整定参数的问题;通过BP神经网络拟合扩张观测器的部分扰动,降低扩张观测器的计算复杂度,提高了观测精度。仿真与实验结果表明,该方法控制下的直线电机有较高的轨迹跟踪精度,相较于自抗扰控制与粒子群优化的自抗扰控制,该方法显著提高了轨迹跟踪精度,适用于精密平台系统。

摘要：针对下肢外骨骼助力携行,提出一种下肢气动无源助力携行外骨骼装置,实现了下肢膝关节处的柔顺转动与下肢的助力携行。对下肢外骨骼进行结构设计,在整体结构中选择关键零部件大腿板件,使用ANSYS软件进行有限元受力分析。结合分析结果,在满足最小位移变形、合理安全系数和等效应力的条件下,对下肢外骨骼的大腿板件进行目标优化,根据目标优化结果进一步进行拓扑优化,对比优化前后模型在静应力分析下的数据,实现了单板质量减小30%。而后对优化后的结构进行了下肢外骨骼的运动仿真,仿真结果表明:膝关节处的转动效果良好。

摘要：为了提高某型车载炮机动性,对车载炮驾驶室进行轻量化研究。为防止单一工况约束得到的尺寸优化结果在其他危险工况下不适用,同时使用冲击波最危险的两种工况的结构响应作为约束条件。为提高优化效率,使用拉丁超立方方法进行实验设计,分别对两种工况下驾驶室结构响应构建高精度代理模型。针对单一优化算法的缺点,采用组合优化方法,先使用多岛遗传算法缩小设计域范围,后使用非线性二次规划算法在缩小后的设计域寻优。结果表明,设计域缩小后,非线性二次规划算法不再陷入局部最优困境,且组合优化方法相比多岛遗传算法,计算代价大大降低。对优化结果进行验证,证明了优化的可行性。优化后驾驶室质量降低了8.06%,减重效果显著。

摘要：该文针对压缩机的振动,基于声学黑洞原理(ABH)设计了一种新型减振结构,实现了对能量的吸收,从而起到减振降噪作用。实验结果表明,改进的ABH减振器的能量聚焦能力相比圆台式减振器提升90%;不同材料的ABH结构,减振效果存在明显差异,聚乙烯ABH减振器中低频段内有更显著的能量聚焦效果;在杨氏模量、泊松比相等的情况下,质量越小,该材料的能量聚焦能力越强。在压缩机振动分析中,铝合金制减振器和聚乙烯制减振器的减振比例分别为7.34%和8.80%,聚乙烯材质的减振效果优于铝合金材质。

摘要：甘薯收获是甘薯生产中用工量最多、劳动强度最大的环节。为了解决甘薯联合收获机集薯环节存在伤薯率高、自动化程度低等问题,该研究开展了高度自适应集薯装置的机械结构设计与控制系统搭建。系统及结构设计充分考虑物料物理性状及作业过程中的运动学与力学特性,通过新的集薯方式以满足落薯高度自适应、集薯装筐和自动卸料换筐等作业要求。通过落薯高度自适应功能减小并控制薯块下落的高度达到有效减少甘薯伤薯率与破皮率的目的。在单因素试验分析结论的基础上,以清选平台转速、落薯机构转速和落薯设定高度为试验因素,开展三因素三水平Box-Benhnken试验,以伤薯率、破皮率、微破率和损伤率为试验指标建立多元回归方程并进行响应面分析。回归模型进行多目标优化后获得装置最优工作参数组合为:清选平台转速108.07 r/min、落薯机构转速74.75 r/min、落薯设定高度18.15 cm。对优化结果进行验证试验,试验结果为:伤薯率0.39%、破皮率0.54%、微破率22.93%和漏薯率0.54%,各评价指标与模型预测值相近。研究结果可为甘薯联合收获机高度自适应集薯装置进一步设计与优化提供参考。