摘要：为了发展更多新型结构的并联机器人,克服传统并联机器人工作空间较小、奇异性与运动学正解分析复杂的缺点,针对并联机构运动支链结构形式,将并联机构分为杆支撑并联机构、绳牵引并联机构和钢带并联机构,并介绍了这3种并联机构的运动学原理.针对这3种并联机器人机构形式,从运动位置、工作空间、奇异位形3方面,对国内外并联机器人运动学与奇异性的研究现状进行详细的阐述.分析钢带并联机器人结构与驱动方式的特殊性,对钢带并联机器人在运动过程中由于钢带承载力有限导致失稳所带来的问题进行探讨.结果表明,并联机器人运动学与奇异性的理论研究方法还不成熟,需要从结构设计和理论2方面进行突破才能解决并联机器人发展的瓶颈问题,从而拓宽并联机器人的应用领域.

摘要：提出一种基于软性磨粒流的模具结构化表面无工具精密光整加工新方法,通过在被加工的结构化表面附近配置约束模块,使结构化表面成为一条截面几何形状可设计的约束流道的内壁面,利用液固两相软性磨粒流在约束流道内的湍流壁面效应实现对约束流道内壁面的微力微量切削,从而克服光整加工工具难以接触结构化表面的困难,完成对结构化表面的无工具化精密光整加工。基于液固两相流体耦合理论,建立面向结构化表面精密加工的约束流道内液固两相磨粒流动力学模型,利用标准k-ε湍流模型和离散相模型相结合的求解方法,以环形截面约束流道为研究对象,选择不同的约束模块配合参数,对流道内压力/速度分布及湍流动能进行数值分析研究,通过该数值分析方法,可以观察约束流道进口压力、入口与出口截面尺寸的相对变化等工艺参数对湍流形态的影响,为研究软性磨粒流湍流形态调控的基本规律和磨粒流特性提供一种理论工具。

摘要：为了发展新的并联机构形式,提出一种以圆弧弯曲截面钢带作为运动支链的6自由度钢带并联机器人机构形式。简要阐述钢带并联机器人结构组成与工作原理。采用基于变分原理的有限元静力学理论和线性屈曲分析理论建立求解钢带失稳临界力的屈曲方程。利用有限元软件ANSYS对不同结构参数的截面由圆弧弯曲形状过渡到平直形状的钢带进行失稳分析,得到钢带能承受的失稳力与结构参数的关系,并进行试验验证。对钢带并联机器人在平移运动位姿下的整机失稳机理进行系统研究,得到不同位姿参数与钢带并联机器人失稳临界力的关系。研究结果表明:弯曲截面结构的钢带能承受一定的压力,钢带失稳力随钢带圆弧截面中心角、钢带厚度增大而增大,随钢带长度增大而减小。对于机器人动平台作上升运动,在500 mm的高度,失稳临界力最大。而对于沿Y轴平动或沿Φ=60°平动且100 mm≤ρ≤200 mm的范围,对于沿极径ρ=500 mm平动且10≤Φ≤20的范围,失稳临界力均比较大。研究成果能用于优化钢带并联机器人的结构设计及确定刚度工作空间。

摘要：为了使机器人关节具备主动变刚度特性,基于磁流变液的可控流变特性设计了一种新型机器人柔顺关节,并提出基于分数阶PID(PIλDμ)控制算法进行磁流变液柔顺关节的动态扭矩跟踪控制,采用频域设计方法,通过期望截止频率和相位裕量推导出理想Bode传递函数状态下的PIλDμ控制器设计参数,建立了基于PIλDμ的控制系统。设计了磁流变液柔顺关节实验平台,并且基于LabVIEW图形化编程语言开发了控制软件系统,分别进行了基于PIλDμ和整数阶PID动态扭矩跟踪控制实验,实验结果证明,PIλDμ控制算法对基于磁流变液设计的机器人柔顺关节具有较好的动态扭矩跟踪控制作用。

摘要：为了解决叉车无法原地转向且转向困难等问题,结合基本的横置油缸式叉车转向机构,设计了一种新型的空间转向机构,并建立了该机构的力学模型。在虚拟样机中进行参数化设计,以转向活塞杆受力、转向误差以及转向过程中的干涉间隙为目标,利用Insight模块进行多目标优化。根据优化结果修改模型,确定最终的模型,最后进行了转弯半径测试和节能测试。结果表明:优化后的新型叉车转向机构可以实现原地转向,转向受力情况得到改善。

摘要：电磁谐振式疲劳裂纹扩展试验过程中,对动态载荷的高精度测量和控制是保证试验结果准确性和系统工作稳定性的重要前提,夹具作为夹持试件和传递载荷的重要机构,对其进行结构优化显得尤为重要。建立了紧凑拉伸(CT)试件连接刚度模型和三自由度有阻尼振动系统动力学模型,得到了动态载荷测量误差理论表达式;分析了夹具刚度对动态载荷测量误差的影响,设计了不同结构刚度的试件夹具,并通过有限元方法计算其刚度,得到了不同结构夹具对动态载荷测量误差的影响结果;实验验证了优化夹具设计的合理性。

摘要：针对现有设计重用较多偏重于产品几何和拓扑的重用,而无法完成真正意义上的局部需求变动型设计的现状,提出一种基于功能—效应—原理解映射的设计历史功能重用与变异方法,从根源上响应设计中的局部需求变动。基于该方法,采用功能—效应—原理解映射来建立设计历史的信息模型,并结合期望产品的设计需求,构建了设计历史功能重用与变异的过程模型,从功能重用与变异的角度实现了局部变需求的设计求解。以叉车驱动桥为例,验证了该方法的有效性。

摘要：为提高温室夏季降温环境性能,提出了一种基于计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)的温室湿帘-风机系统的降温环境优化设计方法。采用太阳射线追踪法来模拟太阳辐射对夏季温室内流场环境的影响,并结合温室内作物的多孔介质模型,构建并求解温室三维非稳态模型,模拟了湿帘-风机降温下的温室内部温度场与速度场分布情况。模拟结果与试验测量的温度值和风速值进行了对比,其平均误差分别在4%和6%以内,验证了建立的温室CFD模型的准确性。结合正交试验方法,基于CFD模型对不同温室长度、湿帘面积和风机速度参数条件下的室内降温环境进行了优化设计。根据模拟优化获得的不同配置方案结果,建立了温室长度、湿帘面积和风机速度参数的拟合结果,为夏季华东沿海地区Venlo型温室湿帘-分机降温系统的设计提供了可靠的理论依据。

摘要：针对压电喷墨过程中墨水的黏度对喷墨质量造成的液滴拖尾、卫星墨滴和墨带的问题,提出一种压电喷墨过程动力学建模与供墨方法。基于流体体积模型,建立面向墨滴喷射物理过程的动力学模型。基于该模型,对墨滴生成、断裂以及飞行的过程进行数值模拟,通过不同的边界条件设定,分析墨水特性对液滴喷射的影响因素,得到喷头工作的最佳黏度范围。通过控制温度调节墨水特性以及控制液位调节供墨压力的方法,设计一种基于微机控制的独立供墨子系统。采用模糊PID算法,实现了对墨水温度的快速、平滑响应控制,得到了良好的墨水特性和供墨特性的控制效果。搭建了压电喷墨试验平台,得到了微滴喷射过程中完整微滴的形成过程以及典型特征,验证了本文方法的有效性。

摘要：为对液动压悬浮抛光工具盘结构参数进行优化,首先通过正交试验和CFD数值模拟,利用方差分析法分析抛光工具盘各结构参数对加工区域流体动压力的大小和均匀性的显著性影响;然后使用多元非线性回归方法和遗传算法对正交试验样本数据进行优化,得出最优结构参数。数值模拟试验表明,优化后抛光工具盘产生的动压力均值和均匀性都比优化前抛光工具盘提高了30%。