设计一种垂直型的双纵向超声波椭圆振动切削装置,通过特制的柔性金属机构连接两组纵向复合式换能器。运用解析法确定了换能器和变幅杆的结构尺寸。在此设计基础上,利有限元分析方法对双纵向超声波椭圆振动系统做了模态分析和谐响应分析,得到了能满足振型、节点位置、频率要求的系统模型。谐响应分析结果表明(1)该系统能够合成超声波椭圆轨迹;(2)刀具输出与换能器输入的两相振动相位差非常接近;(3)通过调节激励信号的相位差可以改变超声波椭圆轨迹的形状。

以一种基于同步带为主传动系统的钢坯标识设备为研究对象,分析传动系统对标识效果的影响。首先,建立物理模型,应用动力学方法求解枪体机构的位移方程,进而得出位移曲线随时间的变化规律;在此基础上,利用UG、ANSYS、ADAMS建立同步带传动系统的刚柔耦合模型,得出写字机构的动态响应特性,并分析在不同载荷下枪头写字失真的偏移量,进而对其进行优化。结果表明物理模型的计算结果跟仿真结果基本吻合,优化后的方案在实验中得以验证,分析结果为同类结构设计提供了理论依据。

深海载人潜水器是现代海底探查重要装备,观察窗是其观察外界环境的重要途径。针对大深度载人潜航器观察窗三种结构形式进行静力学分析,得出自由边界和固定边界的应力和应变变化情况,为后续研究提供参考。基于有限元分析,对影响观察窗应力的尺寸参数和结构形式进行对比分析,结果可知对于平圆形观察窗而言,随着厚径比的增大,应力逐渐减小,当厚径比达到1之后,应力变化趋于平缓;对于锥台形观察窗而言,随着锥角的增大,应力逐渐减小,当锥角达到90°之后,应力变化趋于平缓,随着厚径比的增大,应力逐渐减小,当厚径比达到1之后,应力变化趋于平缓;对于球扇形观察窗而言,随着锥角的增大,应力逐渐减小,当锥角达到90°之后,应力变化趋于平缓,随着厚径比的增大,应力逐渐减小,当厚径比达到1之后,应力变化趋于平缓;三种结构形式中,球扇形观察窗的应力状......

为了研究不同铣削参数对7075铝合金铣削过程中铣削力和铣削温度的影响,进行铣削参数优化。采用仿真与试验验证结合的方法,利用有限元建立2D铣削仿真模型,研究铣削过程中铣削力和铣削温度的变化,并在相同的切削条件下进行铣削试验测量铣削力,通过正交试验和单因素试验进行铣削参数优化。结果表明,有限元仿真结果与试验结果数据相近,验证了有限元模型的准确性,通过正交试验选出最优的铣削工艺参数为主轴转速6000r/min、每齿进给量0.05mm/z、铣削宽度2mm、铣削深度0.5mm;铣削7075铝合金时,在不影响生产的条件下,应采用较高的主轴转速,较低的进给量、铣削深度和铣削宽度,铣削温度随每齿进给量、主轴转速和铣削宽度升高而变大,铣削深度对铣削温度的影响极小。

仿照人体骨骼肌驱动,提出一种基于绳索驱动的新型拮抗驱动方式,采用一对电机带动绳索的方式对关节进行冗余驱动;基于绳索驱动方式完成仿人机器人下肢结构的设计;在给定的机器人运动轨迹下得出绳长的变化规律;利用逆动力学分析求解出机器人的关节力矩,采用优化方法求解出驱动关节两侧绳索的最优驱动力;最后利用ADAMS软件对绳索驱动机器人下肢进行动力学仿真,仿真结果验证了绳索长度驱动的可行性以及拉力计算的正确性。对于仿人机器人以及康复机器人的设计具有一定的借鉴意义。

为提高跨座式单轨游览车的运行平稳性,改善乘客乘坐体验,基于多体动力学软件建立了DH10/12(4)Ⅱ型单轨游览列车动力学模型,以GB/T 5599—1985和UIC518—2009标准为依据,对单轨车辆的运行平稳性进行预测和分析。分析结果表明转向架原始设计方案不合理,应设置垂向减振器和降低弹簧垂向刚度。基于动力学仿真分析了减振器阻尼系数和弹簧垂向刚度对运行平稳性的影响,并为减振器阻尼系数和弹簧垂向刚度的选取提供了依据。修改后的设计方案使得单轨车辆的运行平稳性指标和振动加速度均满足标准要求。

鉴于轨道结构的多样性以及轨道结构参数变化导致的轨道结构振动频率特征的复杂性,建立了单轮对轮轨耦合有限元模型,分析了扣件垂向刚度变化对整体道床、隔离式减振垫浮置板以及钢弹簧浮置板轨道振动的影响,此外还分析了板下支座刚度变化对两种浮置板轨道结构振动的影响。结果表明增大扣件刚度,3种轨道结构在50.00 Hz以下频率段的振动加速度级变化差异较大,100.00~200.00 Hz频率段内的振动加速度级均增强;增大支座刚度,钢弹簧浮置板工况下的道床和隧道壁振动加速度级变化幅度较大,其中道床振动加速度级减小最为明显。

国内外的废金属破碎机为了保证生产安全都采用高厚度的壁面,而壁面并未受到废金属破碎机锤头的高强度冲击力。为使废金属破碎机样机的壁面具有合理的设计厚度,首先对废金属破碎机样机箱体内的可燃性气体进行了爆炸仿真,然后将产生爆炸的腔内流场和破碎机壁面进行流固耦合分析。通过对比不同厚度壁面的爆炸动力响应,确定壁面的合理壁厚。

高刚度六维力传感器研究已成为智能传感技术的主要发展方向之一。以Stewart型六维力传感器为研究对象,通过理论参数分析,优化了传感器基本结构参数。利用有限元分析软件ABAQUS建立Stewart型六维力传感器仿真模型,通过与试验数据对比,验证了仿真分析的可靠性。分析了上、下平台定位角αB,αA对传感器刚度的影响,研究表明,当αA=100°、αB=30°时,传感器刚度较优化前提升了13.91%~20.07%。

针对当前医疗服务型机器人运动不灵活、稳定性差等问题,设计了一种滚动球式医疗服务型机器人,该机器人在结构设计上增加了瞬时失电保护装置,有效的提高了机器人在启停及制动状态下系统的稳定性。采用Lagrange-Routh方程建立滚动球式机器人系统的动力学模型,通过引入Lagrange乘子能够很好的解决滚动球式机器人系统的非线性、非完整性等问题。最后,利用MATLAB/SIMULINK软件对所建立的动力学模型进行了仿真分析,结果表明,所建立的动力学模型是准确的,为后续结构优化和控制系统的设计提供了理论依据。