摘要：针对现有气动弯曲关节在低气压下弯曲角度受限制的问题,将两个气动柔性驱动器(FPA)作为弯曲关节驱动源,利用结构夹角实现关节的弯曲动作,并设计了一种新型气动弯曲关节.该关节包括一个T型结构、两个可以绕着转轴做圆周运动的转动结构和两个对称分布的FPA,FPA的两端固定在T型结构和转动结构上.通过改变两个FPA的内腔气压,使FPA伸长推动转动结构转动,使转动结构之间形成夹角,从而实现整体结构的弯曲运动.基于力矩平衡原理对弯曲关节中单个FPA的转动端进行静态特性分析.仿真分析和实验表明,相比于传统的单FPA弯曲关节,新型弯曲关节的角度气压比更高,即能在更低气压的条件下实现更大角度的弯曲任务.同时,其弯曲角度和FPA的内腔气压呈非线性关系,弯曲角度随关节结构参数的改变而改变.

摘要：为了实现机器人的内在主动柔顺,应用磁流变液的可控特性,设计了基于磁流变液传动的多盘式柔顺关节。基于Bingham塑性模型建立了柔顺关节的扭矩传递模型,仿真分析了盘片直径、盘片间隙、励磁电流等因素对输出扭矩的影响规律,根据理论分析和仿真,得到柔顺关节的机械结构参数。设计实验平台对柔顺关节样机进行了盘片壁面形貌对动力传递性能影响、空转力矩特性、动力传动特性、静态特性、转速-输出转矩特性以及阶跃输入、阶跃负载情况下的动态响应实验研究。结果表明基于磁流变液传动的柔顺关节盘片表面粗糙度越大,所能传递的扭矩越大,磁流变传动输出稳定,且可以无级调控。

摘要：为实现球果的安全、可靠采摘,基于气动柔性驱动器(FPA)设计了球果采摘末端执行器,主要由3个FPA驱动的手指和基座构成。建立了手指指端在基座坐标系内的运动学方程,分析了末端抓持器在任意姿态下进行球果抓握的力学过程,建立了球果抓持数学模型。实验结果表明,所设计的球果采摘末端执行器可对成熟球果进行任意姿态的抓握,建立的数学模型可用于实际的采摘过程控制。

摘要：针对公理设计和通用设计理论存在约束严格、设计评价不合理等问题,提出将公理设计的独立公理和信息公理与通用设计理论QUINT设计模型相结合,并针对扩展后的通用设计过程模型提出融合耦合度、信息量、技术性指标、经济性指标和社会性指标的设计方案多指标综合评价方法。基于所提出的设计过程模型和评价方法进行机械式邮资机表头结构设计,得到综合最优设计方案并应用于生产实际,达到预期设计目标,证明基于公理设计的通用设计过程模型的有效性。

摘要：传统上疲劳裂纹扩展速率以一个参量——应力强度因子幅(PARIS模型)或有效应力强度因子幅(ELBER模型)来表达。PARIS模型不能统计应力比效应和变幅加载历史。ELBER裂纹闭合模型虽被广泛应用,但确定其开闭口载荷的测量方法很多,且测量结果均存在主观性。最近研究表明,疲劳裂纹扩展不仅依赖于应力强度因子幅,还与最大应力强度因子有关。并且KUJAWSKI提出了两参量模型,该模型避开了有争议的裂纹闭合效应。基于一个载荷循环中柔度变化与裂纹尖端开闭口与弹塑性行为的关系,提出一个新的具有物理意义的两参量驱动力模型。针对Q345钢焊接接头各区域进行两种应力比R=0.1和0.5的疲劳裂纹扩展试验。使用该模型针对Q345钢焊接接头各区域的疲劳裂纹扩展数据进行验证。结果表明,提出的新模型在预测应力比对裂纹扩展速率的影响时比上述三个模型更有效。

摘要：自然界中的微纳复合结构超疏水表面由于其独特的润湿性质引起了人们的广泛关注,大量实验研究表明了仿生人工微纳复合结构表面润湿性能的优越性,然而液滴在微纳复合结构表面的润湿状态和转型过程的理论研究还并不完善.本文首先用热力学方法分析了液滴在微纳复合结构表面可能存在的所有状态(四种稳定润湿状态和五种亚稳态到稳定态转型中的过渡态),推导出了相应的能量表达式及表观接触角方程;基于最小能量原理,确定液滴在微纳复合结构表面的稳定状态,较以往模型相比,能够更好的预测已有的实验结果;其次研究了微纳结构尺寸对稳定润湿状态和亚稳态到稳定态转型过程的影响;最后提出了微纳复合结构表面设计原则,即确定"超疏水稳定区"尺寸范围,为超疏水表面的制备提供理论依据.

摘要：不同于强电网,弱电网下的电网电压有复杂的背景谐波和时变性的线路阻抗,传统的PCC电压前馈由于引入电网的网侧电流从而会降低系统的稳定性。针对上述情景,提出组合滤波前馈的控制策略,通过引入陷波器组抑制特定次数的背景谐波,同时适当提高低通滤波器的截止频率,保障系统的稳定性以及动态响应。网侧电流反馈的单环控制是组合滤波前馈控制策略中的关键技术,通过采用LCL滤波器滤除高频开关谐波,数字化的设计组合滤波器的相关参数,从而提高系统的稳定性。根据所提策略研制LCL型并网逆变器的实验样机,通过该样机实验验证,传统的PCC电压前馈方法在弱电网的环境下已完全失效,而所提出的组合滤波前馈控制策略仍能保持系统的正常工作,验证了该策略的有效性。

摘要：针对管端成形过程中金属塑性流动引起的轴向伸缩及卸载回弹导致的成形精度问题,研究金属的塑性流动和回弹对管端成形的影响。以不锈钢卡压式直通管件为研究对象,运用LS-DYNA的有限元显式算法和隐式算法对薄壁管管端成形进行数值模拟,得到管材的金属流动分布和卸载后的回弹结果,并进行了实验验证。研究表明,管端扩孔和缩孔中,在变形急剧处,金属出现一定程度的累积,壁厚有较明显地增加。金属的流动对管端的径向尺寸影响可以忽略,但是对管端的轴向尺寸影响较大,需对坯料进行补偿;管端卸载后的回弹尺寸影响成形的精度,需通过模具进行补偿。对金属塑性流动和回弹进行有限元分析,能有效地指导管端成形的模具设计及优化加工工艺,极大缩短产品开发和模具设计周期。

摘要：并联机器人的刚度与静力学分析,对于机构力学性能研究具有重要的理论价值和意义.本文围绕杆支撑、绳牵引和钢带传动3种结构形式,详细阐述了国内外并联机构刚度和静力学分析的研究现状.着重从有限元、解析模型和性能分析3方面分析了杆支撑并联机构的刚度研究进展.讨论了有关绳牵引并联机构中绳拉力、动载荷频率、绳牵引预紧力与刚度、静力学之间关系的研究成果.根据钢带并联机器人结构的特殊性,对钢带并联机构的刚度与静力学分析中可能遇到的失稳与振动问题进行了探讨.最后,对并联机器人技术发展情况进行总结与展望,指出随着刚度分析与静力学分析的不断深入,并联机器人的力学理论将会日趋成熟和完善,为并联机器人机构优化设计提供更深入、系统的理论依据.

摘要：针对固-液两相软性磨粒流加工中随着磨粒流温度的升高而导致流体黏度下降,进而导致湍动能和动压力分布不均匀的问题,提出一种新型的加工方法,即通过改变流速来补偿温度变化对湍动能和动压力的影响。基于对加工机理的研究,认为湍动能和动压力分别影响加工表面的加工纹理和材料去除率,确定了一种评价湍流形态的标准。对同一速度下不同温度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了温度对湍动能和动压力大小和分布的影响;对同一温度下不同速度时的湍动能和动压力的大小分布进行对比,研究了速度对湍动能和动压力大小和分布的影响。通过大量仿真求得了9个不同温度下的最优温度,并作出了温度-速度曲线,为以后的湍流调控和自动控制系统的设计提供参考。实验结果表明,调速后工件表面的加工均匀度有明显的提升。