摘要：针对泵控非对称缸中存在流量不平衡问题和挖掘机(动臂、斗杆及铲斗)各液压缸的多象限工况,提出一种单双泵控混合分布式挖掘机液压系统。基于挖掘作业时工作装置的各液压缸速度-负载特性,为二象限工况的动臂设计单泵控液压单元,四象限工况的斗杆及铲斗设计双泵并联式泵控液压单元。以微型挖掘机为对象,在MATLAB/Simulink中建立多体动力学模型和液压系统模型,设计PID位置控制器,在典型挖掘工况下进行仿真分析。结果表明:单泵式的效率与双泵并联式的基本相当,但后者在负载力突变时,几乎不产生速度波动;在典型挖掘工况下,所提出的单双泵控混合分布式挖掘机液压系统的总效率为62%。

摘要：为提升二级射流真空发生器的真空度和引射系数,建立以空气为介质的二级射流真空发生器仿真模型,通过仿真模型获取相关性能数据。在此基础上,运用响应面法构建二级射流真空发生器结构参数对其真空性能影响的拟合数学模型,以真空度和引射系数为优化目标,通过求解拟合数学模型,确定了二级射流真空发生器的最优结构参数组合。结果表明:优化后二级射流真空发生器的真空度增加了13.9%,引射系数增加了26.3%。

摘要：目的获得长期稳定性更优的医用多孔髋臼杯。方法利用三周期极小曲面方法设计出更适合应用于髋臼杯的多孔结构,采用选区激光熔化方法进行加工成形。对样件进行测量得到其力学性能参数。对得到的弹性模量、屈服强度进行分析,得出不同结构的变形模型及设计参数对多孔结构力学性能的影响,选择力学性能和生物相容性均符合髋臼杯多孔需求的一组多孔结构。结果制造出的多孔结构弹性模量为3.27~7.44 GPa,屈服强度为164.84~407.21 MPa。试验结果表明,TPMS设计的多孔结构力学性能优良,除了70%与75%孔隙率的P结构之外,均可以在力学性能上满足髋臼杯的制造。从变形模式看,P结构变形模式以拉伸为主,G结构与D结构为混合模式变形。其中,G结构设计参数对多孔样件的力学性能影响最大。结论得到最适合制造髋臼杯多孔结构的是TPMS的G结构,并将G结构应用于髋臼杯的三维模型中。

摘要：日常实践中存在大量人类与人类之间的繁重物件转移和搬运操作,人们需要共同将此类物体笨拙地搬运至目标位置,这都需要耗费大量的时间和人力。随着协作机器人的广泛应用,这些简单、耗时又耗力的任务,都可让协作机器人作为人类的同事,以自然又高效的方式无缝地协同工作,就像人类与人类一样。为此,针对人-机协同搬运中位置精度低,所需操作者交互力过高等问题,提出了一种基于积分强化学习的助力型人-机协同搬运方法。根据人-机协同搬运的动力学模型,重点分析协同搬运的全流程。提出协同搬运的内外环数学模型,然后采用基于积分强化学习的自适应阻抗控制,来实现人与机器人的协同搬运。最后通过人-机协同搬运的实验,验证了所提出方法的有效性。

摘要：为探究三体颗粒对轮胎材料-硬质路面制动摩擦力时变特性的影响,设计了具有弹簧-金属滑块-橡胶传送带结构的三体摩擦试验机,分析不同载荷与速度下滑块-传送带之间摩擦力的时域与频域特征。结果表明:摩擦力在传送带速度较大时稳定性更好。低速低载荷时,三体颗粒介入会导致摩擦力信号频域分布在低频区,受颗粒影响的滑块在摩擦行为后,表面粗糙度明显增大。该研究可为三体颗粒影响下的轮胎-路面制动力预测提供参考。

摘要：采用响应面法的中心复合设计建立了激光功率、扫描速度、气流量和碳钨粉末配比对熔覆层硬度和面积影响的数学模型,并通过方差分析和试验验证检测了数学模型的准确性。结果表明:熔覆层的硬度与激光功率和碳钨粉末配比成正比,与扫描速度成反比;熔覆层面积与激光功率成正比,与扫描速度成反比,碳元素盈余量对熔覆面积的影响不显著。以熔覆层的硬度和面积最大为优化目标进行验证试验,并基于数学模型对工艺参数进行优化与预测,得到最佳工艺参数为激光功率1700 W、扫描速度5 mm·s^(-1)、气流量13 L/min、碳钨粉末配比1.05∶1。采用最佳工艺参数所得的熔覆层硬度和熔覆面积的预测值和实际值的误差分别为0.56%、1.45%,验证了所建立模型的准确性。

摘要：目的扩展增材制造在斜面复杂零部件修复领域的应用,弥补倾斜熔覆过程中粉末流动行为研究的空缺。方法采用RSM进行模拟方案设计与数据处理,通过拟合输入参数与输出之间的数学模型,探究送粉电压、气流量、基体倾斜角度对倾斜基体上粉末浓度和粉斑直径的影响规律。结合数值模拟和试验研究对光粉耦合机理进行分析,探究光粉平衡关系对涂层形貌的影响机理。结果粉末颗粒速度随气流量的增加而增大;倾斜基体上最大粉末浓度随气流量的增大而降低,随送粉电压的增大而增高;倾斜基体上的粉斑直径随基体倾斜角度和气流量的增大而增大。以倾斜基体上的粉末浓度最大、倾斜基体上的粉斑直径最小为优化目标,0°、10°、20°、30°倾斜基体上最大粉末浓度模拟值与预测值的误差分别为4.34%、3.61%、5.82%、13.15%,基体上粉斑直径模拟值与预测值的误差分别为2.95%、3.22%、3.57%、4.10%,说明该模型对倾斜基体上最大粉末浓度及粉斑直径的预测精度较高。结论气流量对粉末颗粒速度影响显著,送粉电压、气流量对基体上最大粉末浓度的影响显著,倾斜角度、倾斜角度与气流量的交互项对倾斜基体上的粉斑直径影响显著。研究结果为激光熔覆在斜面零件修复领域应用中基体的布置和工艺参数选取提供了理论指导。

摘要：目的基于不同变形机制的负泊松比结构优化设计新型复合多孔结构样件,增加力学性能的调控维度,以满足人体骨低弹性模量的匹配要求。方法用内凹多边形替代手性结构的圆环,以获得新型的复合胞元结构。利用选区激光熔化成形技术制备负泊松比多孔人工骨样件,通过压缩实验揭示胞元结构类型、结构参数、孔隙率对屈服强度、弹性模量的影响规律,评测不同结构样件与人体骨间的力学性能匹配程度。结果当孔隙率为65%~85%时,复合结构样件的成形质量、力学性能基本介于手性结构的和内凹结构的之间,且与孔隙率密切相关。手性结构、内凹结构和复合结构的弹性模量分别为2.39~4.64、1.12~3.77、1.01~3.47 GPa,屈服强度分别为65.19~223.06、45.25~195.81、26.54~143.58 MPa。复合结构的弹性模量随环径和内凹角度的增大而减小。当孔隙率为75%时,环径由2.4 mm变至2.0 mm,弹性模量由2.651 GPa降低至2.082 GPa。当内凹角度由85°变至65°时,弹性模量则由3.566 GPa降低至1.982 GPa。结论复合胞元结构可以融合材料特性,增加调控维度,进而匹配人工骨结构的低弹性模量要求。

摘要：针对挖掘机工作装置差动缸中存在流量不平衡和多象限工况,提出一种单双泵控混合分布式液压系统,其中动臂为单泵控,斗杆和铲斗为双泵并联式泵控。以某微型挖掘机为对象,分别设计单泵、双泵并联式泵控单元及其自抗扰控制器。在MATLAB/Simulink中建立附加泵控单元的工作装置动力学模型、负载敏感阀控系统和所提出的泵控系统模型;在典型挖掘循环下进行阀控和泵控系统的仿真,分析系统速度-负载特性、跟踪性能及能耗。结果表明,双泵并联式泵控能有效抑制四象限工况导致的速度波动;所提出泵控系统与阀控系统相比,三个缸的均方根误差和最大误差平均值分别增加了2.5 mm和7.5 mm,但系统效率由21%提高到60%;所设计的ADRC与PID相比,系统效率基本相当,系统响应速度得到提高,实现与阀控系统相仿的跟踪性能。

摘要：通过制备不同粒径的Nb和B4C颗粒,在45钢表面原位合成NbC,旨在研究不同粒径与工艺参数对复合涂层组织演变和显微硬度的影响。采用响应面法中心复合设计模块分析粉末粒径、激光功率、扫描速度和气流量对复合材料熔覆层性能的影响关系,建立工艺参数与熔覆层硬度之间的数学模型,通过方差分析和模型检验,验证了模型的准确性。研究发现,改变粉末粒径不会改变熔覆层的相组成,但熔覆层的硬度随着激光功率和粉末粒径的增加而增大,随着扫描速度与气流量的增加而减小。以熔覆层硬度最大为目标进行优化,预测值与实际值的误差率为1.4%。该研究成果为熔覆层性能的预测与控制提供理论依据。