基于传统车辆的多连杆悬架结构以及轮毂电机的结构设计了一种适用于直驱式电动汽车的轮毂电机-多连杆悬架系统。建立了数学模型、运动学仿真模型,验证了模型的准确性。基于构建的多连杆悬架模型,结合NSGA-Ⅱ算法,提出了轮毂电机-多连杆悬架系统的多目标优化方法,以悬架硬点为设计变量,对悬架的定位参数进行多目标优化并获得了Pareto最优解集。研究结果表明优化后的悬架定位参数得到了改善,减少了轮胎磨损、车轮横向偏移的现象,提高了车辆的操纵稳定性,显著提高了悬架运动特性。

机械刻划制备大尺寸中阶梯衍射光栅是亚微米级的成槽挤压过程,在薄膜成槽变形过程中应力的产生与分布会直接影响槽形质量。受限于实际加工及检测手段,无法对薄膜内应力进行有效研究与计算。通过建立无基底纯铝膜模型、仅存玻璃基底铝薄膜模型与具有玻璃-铬复合基底的真实铝薄膜等三种模型,采用有限元模拟压痕试验分析方法,对比分析受压区域应力分布情况,总结受压薄膜内应力分布规律。实验研究表明",三明治"式复合基底有助于薄膜内竖直方向内部应力的分布优化。此研究创新了基底效应与薄膜内应力相互影响关系的研究方法,同时为机刻光栅制备工艺提供借鉴指导。

复合材料许用值的确定是复合材料结构设计的基础,通常需要通过大量试验来获得。提出了民机复合材料层压板结构强度许用值的渐进损伤模拟计算方法,并通过实例计算,且与试验结果对比验证,表明该方法可用于复合材料强度计算研究和复合材料试验预估等,将大大节省试验经费,并加速复合材料结构研发进程。

多光轴一致性是衡量多光轴系统性能的一项重要技术指标。在研制某多光轴光测设备中,为提高测试精度,需要研制一台以口径1.25m,焦距15000mm的平行光管为主体的检测设备。对检测系统的组成和原理做了简单介绍;针对设计要求,提出了侧面柔性钢带支撑和杠杆平衡重锤的组合浮动支撑方式来解决主镜受重力影响而带来的面形问题;对支撑点个数,位置及重锤重量等参数进行优化,以达到最优的面形精度;确定了次镜室及三翼梁的结构;设计焦面水冷方案抑制辐射杂散光;利用接触非线性方法对主镜在重力作用对的面形精度进行了分析拟合结果为11.19nm(λ/56);最后,利用4D动态干涉仪对已完成的平行光管进行检测,其系统面形精度RMS达到了35.05nm(λ/18),实验结果表明,反射镜支撑结构以及整个系统的设计均达到了设计要求。

为了提高MEMS热膜式气体流量传感器的防尘能力,设计了一种基于气旋原理的除尘装置。运用正交试验的方法,在适当的范围内选取尺寸参数进行组合,以提高除尘效率为优化目标,通过仿真确定了除尘装置尺寸参数的具体数值,并且进一步分析了除尘装置的除尘性能。通过实验测量除尘装置的支路流量比例、压力损失和除尘效率,验证了仿真分析的结果,测定了防尘装置的实际工作性能。结果表明除尘装置对粒径在5μm以上的粉尘具有良好的除尘效果,除尘效率最高可达80%。

随着原油开采的深度增加,井深和钻速成为直接影响开采效率的决定性因素,水平扭力冲击器这一钻井液驱动的钻井辅助装置起到决定性作用。针对国内对辅助钻井工具工作机理的研究主要集中于传统垂直冲击器的这一现状,提出一种自循环水平往返冲击的工作原理,建立了启动与往返运动的动力学模型,分析了水平往返冲击过程中压力变化引起位移速、速度及加速度化而呈现出的非线性动力学特征。并通过模拟仿真与室内冲击器试验进行了对比拟合,实验结果与仿真结果吻合较好,为水平扭力冲击器的设计制造提供理论依据。

以波音公司B-747客机为例,建立了多轮多支柱起落架动力学模型,计算分析了多轮多支柱起落架中单个支柱的缓冲性能,并分析了对称着陆和滚转着陆工况下多支柱起落架的载荷分配。针对在大俯仰角对称着陆工况下机身主起落架载荷过大的问题,通过提高机身主起落架缓冲器效率和缩短机身与机翼主起落架启动时间差对载荷分配进行了改进研究。引入关联支柱技术研究了支柱连通对多支柱起落架载荷分配的影响,并在支柱连通的情况下对起落架的缓冲性能进行了改进,为多支柱起落架载荷分配的研究奠定了基础。

为了降低机械或结构的强迫响应,尤其是适应现代化结构复杂的大型机械或建筑物的共振,设计了一种结构较为简单、便于运用的二重滚珠式动力吸振器。基于拉格朗日方程建立了二重滚珠式吸振器的动力学模型,通过解析与数值计算,研究了该吸振器的振动机理及各主要参数对其吸振效果的影响。利用吸振器定点定理进行优化设计,分析了三定点的坐标特点,求解出了最优频率及阻尼。研究表明,此吸振器可有效控制机械或结构共振点附近的振动响应。

在实际工程领域中,零件的疲劳破坏给工程界带来了难以计量的损失。所谓疲劳,是指零件在承受远低于其屈服极限的循环载荷时突然失效的情况。疲劳问题一直受到广泛关注,关键距离法(TCD算法)最初由Taylor等人提出,该理论将试件缺口附近区域某点,线上的应力特征值作为疲劳失效判断准则。拟选用疲劳试验机对45#钢缺口试样在四种应力级下进行疲劳试验,对45#钢缺口试样的疲劳性能进行了试验研究。同时运用了传统TCD算法以及改进TCD算法对45#钢缺口试样的疲劳寿命进行了预测,与实验结果进行比较,改进的TCD算法相对于传统TCD算法获得的预测结果更令人满意。从而为工程上缺口构件的疲劳寿命预测提供了理论计算方法。

将现代康复医学与机器人学相融合,用于下肢康复训练的技术,已经成为当前研究的热点。目前,现有的下肢康复训练机器人训练轨迹改变困难,不能适应个性化训练的要求。在已有的机械系统的基础上,在机器人的末端安装力觉传感器,通过导纳控制算法的设计以及分析机器人位姿矩阵的构成,获取机器人末端在笛卡尔空间中的位姿。再通过求逆解模块,得到各个关节的实时角度,从而驱动机器人按照示教轨迹运动。通过康复训练中的抬腿动作试验,证明了卧式下肢康复训练机器人力觉拖动示教系统的设计,达到了预期效果。