针对履带起重机臂架系统组合形式多、性能表起重量和起升高度数据多变和制定工作量大等问题,将面向对象编程技术应用于履带起重机臂架结构非线性分析模型的建立,制作了一套性能表高效制定软件。通过可视化编程语言批量生成ANSYS结构力学分析命令流,对各种臂节组合形式在不同工况的起重量进行迭代运算,并从中筛选出最终结果来生成履带起重机的性能表。用本软件生成的性能表与现有的履带起重机性能表进行对比研究,验证了其有效性。本软件能对现有的履带起重机性能表进行优化与完善,也能高效实现新的履带起重机性能表的制定,从而使履带起重机作业更安全、设计效率更高。

设计的吉他自动演奏机器人,根据仿生学原理设计演奏机构,并完成各演奏机构的运动学和动力学分析。在此基础上,为各机构选用合适的驱动装置。演奏机构由压弦机构、拨弦机构、变速机构和消音机构构成,通过Pro/e三维仿真后,由3D打印机打印完成。根据系统设计要求,选取气动系统作为压弦机构、拨弦机构、变速机构和消音机构的驱动装置。通过对其进行基本动作、音符以及乐谱演奏的测试,所设计的吉他演奏机器人能准确无误的完成演奏要求。

针对信息界面的颜色编码问题,通过眼动实验研究了7种颜色编码在不同任务水平、不同界面复杂度下的影响情况。实验采用某绞吸挖泥船定位监控界面的模拟环境,提取界面的主要相关因素,以反应时间和正确率作为绩效指标,评价和分析被试对不同颜色编码的反应。实验结果表明,不同任务水平对颜色编码的影响呈现不同的趋势,高任务水平下颜色编码的影响最为显著;界面的复杂度对颜色编码影响显著,不同复杂度界面的颜色编码存在一定的差异;任务水平与界面复杂度对颜色编码的影响具有内在关联性,实际设计时需要综合两者关系考虑颜色编码的选择。

为了提高无刷直流电机调速系统响应速度、跟随性及抗干扰能力,基于传统PID控制创建了模糊自适应PID转速、电流双闭环系统。通过在Simulink中创建无刷直流电机的仿真模型并进行动态仿真,获得了能够反映系统动态特性的曲线。仿真结果表明,模糊自适应PID控制下的无刷直流电机调速系统抗干扰能力、跟随性和鲁棒性更好,响应速度比传统PID控制提高15%。

针对移动平台轮、履复合的问题,提出了不同于常规的轮履安装布局策略,设计了一种具有自锁功能的连杆切换机构,即研发了一种主、被动相结合的悬架结构;描述了其构成及实现原理,并建立了连杆切换机构的运动学模型;基于Matlab提出了一种综合位置、速度、受力多指标的参数优化方法。结果表明,连杆机构设计能够实现轮、履的切换功能;优化方法可对机构参数进行多目标合理优化,使连杆末端行程大为缩短,运动速度变化区间缩小,最大受力值降低,有利于轮履切换机构性能的改善,为连杆机构的类似应用提供了参考,弥补了轮履复合移动平台悬架研究的不足。

为了探究氧化层对活塞结构可靠性的影响,以柴油机铝质活塞为研究对象建立活塞三维模型,结合试验数据对活塞温度场、热应力场和热机耦合场进行有限元模拟计算和对比分析。分析结果表明,在最大负荷工况下,阳极氧化的铝基体活塞最高温度和最大热应力较原始活塞分别下降6.58℃和14.1MPa;阳极氧化区域产生了拉应力。因此,在设计中,原始活塞顶面受压应力的区域应覆盖氧化层以平衡压应力,在原始活塞顶面受拉应力的区域应不覆盖氧化层以避免增大拉应力。活塞顶面应力状态得到改善后可以减少顶面裂纹产生,提高活塞的使用寿命。

针对基本蚁群算法(ACO)收敛速度慢的特点,提出了一种移动机器人路径规划的蚁群优化改进算法。通过限制信息素的取值范围,扩大了搜索结果,从而避免了算法过早收敛,同时还提出了一种信息素挥发系数自适应调节的改进蚁群算法方略,意图通过自适应的调整信息素挥发系数来提高算法的全局性和算法的收敛速度。针对在栅格环境中蚁群算法规划出来的路径折线多,转角大的特点,提出了用贝塞尔曲线优化路径的方法。仿真结果显示,经过优化过后的平滑路径更加适合移动机器人的运行情况,在任意随机给定的环境中,算法能够迅速找出最优路径。

首先通过收集用户需求,结合Kano模型对用户需求属性归类,采用FAST法分解车体功能,获得车体功能结构;然后根据用户需求数据,将车体功能结构导入“需求-功能”质量屋模型,建立用户需求与车体功能之间的匹配关系;最后用婴儿手推车设计实例,证明该功能设计研究方法可用于车体设计。

首先借助ANSYS Workbench对四分头机构进行有限元分析,找出薄弱环节。然后采用加强筋的处理方法分析其对整体结构的影响,并利用拓扑优化确定四分头机构的整体结构形状。针对四分头机构的动态性能对其进行了谐响应分析,找到了其动态薄弱环节为其第一阶固有频率,分析出四分头机构各尺寸参数对其固有频率、自身最大应力、变形以及质量的影响,求解出在满足强度、刚度要求且不发生共振的情况下四分头机构轻量化最优解。优化结果表明四分头旋转架的第一阶固有频率提高了24.9%,最大位移变形值减小了47.8%,最大等效应力减小了77.9%,质量减小了23%。提高了机构的强度,安全性能,减少了质量,降低了机构的材耗、能耗,节约了成本。

传统汽车存在两点不足减速制动时,反复的摩擦制动会损伤制动器,且动能无法回收;怠速时发动机空转耗能,尾气排放加剧。另外,考虑到蓄电池充放电慢,吸收制动能量有限,而超级电容可迅速充放电,故提出一种基于逻辑门限值的启停控制策略先分析启停系统的工作原理、蓄电池与超级电容组成的复合电源的特点;然后确定启停系统及能量回馈的整体结构及其控制策略;最后在ADVISOR软件上建立具有复合电源的系统模型。仿真结果表明该控制策略能有效避免发动机怠速空转耗能,降低尾气排放,实现制动能量回收,且复合电源比单一电源的制动回收率更高。