摘要：针对传统旋转电-机械转换器静态特性线性度不高、工作范围小的问题,设计了一种新型旋转比例电-机械转换器,采用磁路解析、Maxwell 3D静磁场有限元分析和实验测试等方法研究了旋转比例电-机械转换器的静态特性,并加工了样机,进行了相关实验研究。实验结果表明,电-机械转换器工作范围为-5~5°,最大输出力矩约为±252 m N·m,具有正的磁弹簧刚度,实验与仿真的差值集中在9.6 m N·m以内,相对误差基本小于6%;电-机械转换器具有良好的重复精度,转角-力矩特性曲线非线性误差小于1.5%,滞环小于3.5%,电流-力矩特性曲线具有很好的线性度及较小的滞环,测试结果与仿真结果基本一致。

摘要：有效借鉴设计历史产品的设计思路与意图对于类似新产品研发具有重要意义,设计历史产品的设计意图捕捉是这一过程的关键问题。提出基于效应综合的设计历史产品从结构-原理方案-功能的逆求解方法,建立设计历史的动作单元模型,借助效应综合过程,反求出该结构的原理解;对原理解进行效应综合功能替换,形成'功能元'并按照能量、物料、信号三个流的输入输入逻辑关系构建出设计历史的较优功能结构,从而有效解读设计历史的设计意图。应用以上方法,开发了设计历史逆求解原型系统,以工程实例验证了有效性。

摘要：现有的产品设计主要是基于功能的设计,着重于结构对功能的实现。但是,产品的功能无法完整反映产品的全部设计要求,不宜用功能表达的设计要求通常用'可供性'来表达。大量设计表现为主要功能保持不变,而通过考虑可供性来实现产品进化。在可供性理论与物-场分析理论基础上,提出一种面向产品概念设计过程基于'物-场可供性'模型提升产品设计质量的方法。将'物-场可供性'模型集成到现有的功能设计流程中,再利用实体交互矩阵分析产品设计方案中积极与消极交互作用,通过对积极作用最大化、消极作用最小化优化产品原理方案,实现产品设计质量的提升。采茶机的设计实例验证了基于'物-场可供性'模型的设计方法可以有效提升产品设计质量。

摘要：为实现意图捕捉、建模和求解,并且使求解结果可直接作为参数化设计的输入,提出了意图域、载体域和信息域三个概念。从需求的角度分解设计意图,形成意图域;在意图域的指导下,对产品进行结构划分,形成载体域。用意图域映射载体域,形成含有设计信息的信息域。信息域中每个信息单元为一个独立的物理模型,应用优化理论求解模型,得到参数化设计中的主参数。以叉车设计过程为例验证了所提方法的有效性。

摘要：围绕产品族配置设计中实例检索过程的准确性问题,提出一种基于可拓距的实例检索方法。分析现有的相似度计算公式的不足,通过对距计算公式的改进,针对检索特征值不同的情况,将局部相似度分为点到点、点到区间和区间到区间3种类型,提出不同的区间值相似度计算方法,建立满足客户定制设计要求的点与区间的相似度模型。给出相似度标准差的动态赋权方法,并与客户的需求偏好进行权重组合进而计算总体相似度。将可拓距相似度计算方法应用于油锯实例配置设计,并在基于VC++6.0/Solidworks的可拓实例检索与配置系统中进行验证,表明该方法具有处理实例检索中确定及其不确定性信息的能力,验证了该方法的可行性与有效性。

摘要：针对难加工材料铣削过程存在的加工精度低、刀具寿命短等问题,建立了考虑刀具磨损的铣削加工精度可靠性模型,并进行了加工精度可靠性分析与工艺优化设计。利用高斯过程表征刀具磨损动态误差,结合某BC轴数控机床运动误差与刀具制造误差建立铣削加工精度可靠性模型,从而运用基于单循环Kriging代理模型的时变可靠性分析方法求解可靠度值;建立以加工效率最高为目标、期望加工精度可靠度和刀具寿命为约束条件的铣削加工工艺优化设计模型,并以序列二次规划法求解优化设计模型,确定最佳工艺参数值。优化结果表明,经工艺参数优化设计后,加工效率提高11.10%,加工精度可靠度与刀具寿命分别达到99.29%和42.37 min,为难加工材料铣削加工工艺参数选择提供了一种有效的方法。

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：针对行星减速器工作过程中存在齿轮动态磨损因素导致传动精度可靠度下降的问题,建立了考虑齿轮磨损的行星减速器传动精度时变可靠性模型,并进行了传动精度可靠性分析与公差优化设计。基于啮合线分析方法建立了行星减速器传动误差模型,对齿轮磨损这一随机过程进行了数值仿真,并利用高斯过程预测了齿轮磨损量;以某二级2K-H型行星减速器为例,运用改进的基于随机过程离散化时变可靠性分析方法求解其传动精度可靠度;建立以加工成本最低为优化目标、传动精度可靠度和齿轮磨损量为约束条件的公差优化设计模型,通过序列二次规划法对影响加工成本的设计参数进行优化。经优化后,加工成本降低了3.8%,在达到减速器预期寿命时,其传动精度可靠度达到99.33%,较优化前提升了10.96%。

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：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。