由于设计尺寸不合理,复合机构在工作过程中产生奇异导致机构失效,因此在复合机构的设计过程中可动性分析是必要的环节;大量的研究成果是针对平面铰链机构的分析设计,而平面复合机构的研究工作相对较少。通过解析法推导出曲柄滑块机构曲柄和连杆的解析式以及通过矢量环方程法推导出五杆滑块机构杆长解析式,并将曲柄滑块机构和五杆滑块机构装配,对装配后的复合机构进行可动性分析,得到复合机构的杆长关系。为快速、准确的设计此类复合机构提供了一种新的方法。

点云特征型面边界曲线的拟合质量直接决定了对应曲面裁剪的质量。以机械零件点云模型为研究对象,针对点云分割型面的边界点识别、排序、拟合和曲面裁剪问题展开研究。基于场力法提取的边界点集,提出了基于最短距离法的边界点集排序和方向夹角阈值限定的边界点集去噪等预处理算法;采用局部二次多项式函数拟合估算边界点集曲率,提出了基于曲率突变点归属性判断的边界点集分段和拟合算法;通过控制点投影变换求取二维裁剪边界,提出了基于特征点集多边形凹凸性的二维边界曲线方向判断法。使用机械零件模型典型型面进行实验,验证了各阶段算法。该算法具有很好的适用性,可进一步扩展应用至复杂曲面边界裁剪。

对机械加工工艺有针对性地提出了部分评价指标,以问卷调查的形式征求了专家意见,并采用层次分析法对评价指标进行综合评估,根据评估结果对各项指标对机械加工工艺优化选择的影响进行了排序,建立了一套直观的加工工艺评价体系。

为解决近海区域水面垃圾污染的问题,利用Solidworks设计了海洋垃圾回收船的船体结构、驱动装置、输送装置等零部件,分析了垃圾回收原理及各部件的相互驱动关系。为提高垃圾回收效率,结合水面垃圾极易随水流动这一特点,提出了以水为载体,形成特定水流,带动漂浮物,实现垃圾收拢、导流、传输、分流的回收过程。通过设计垃圾聚拢装置、垃圾导流螺旋桨等装置,来加快垃圾回收。并通过分流孔洞,来减小船体行驶阻力,实现垃圾与水的分离,降低垃圾船的负载,满足了景区单人高效水面垃圾回收的需要。

结合真实海况数据,分别采用Pierson-Moskowitz波浪谱法和三参数威布尔分布对波浪、海流数据进行处理。将处理后的数据代入DNVGL-RP-F105规范提供的响应模型,计算不同组合海况下悬跨管道的涡激振动(VIV)响应应力以及响应频率。然后根据响应应力和响应频率,按照Palmgren-Miner线性疲劳损伤累积理论对悬跨管道的疲劳寿命进行校核。最后以某输气管道为算例进行计算,给出了海底管道疲劳寿命的计算方法和计算流程。

针对机场乘客随身行李的分拣需求,提出了RFID技术在机场行李分拣系统中的应用方案,并就RFID在系统中的布局方案和系统工作流程展开了详细设计。将进入分拣系统的乘客行李与乘客个人信息绑定,利用RFID射频技术实现乘客随身行李分拣过程中的定位与识别。最后对方案进行了实验,实验结果验证了该方案的可行性。

对双叶螺旋桨桨叶的破损区域进行修补时,使用一般的缺损修补方法往往精度不够而且会影响桨叶的气动性能。针对该问题,提出一种基于对称性的双叶螺旋桨桨叶修复方法。首先,利用主成分分析法求得旋翼直径轴;然后,将桨叶点云绕直径轴旋转,使用迭代的方法逐步调整旋转角度将桨叶点云投影至二维平面,同时采用平均偏差值计算方法检测二维点云外轮廓的反射对称性,利用反射对称性确定螺旋桨的旋转轴轴向;最后,根据螺旋桨的旋转对称性,构建包围盒检索缺损区域的旋转对称点,若存在旋转对称点,则用其填补缺损区域。对所提方法进行了实验验证,结果表明该方法能实现破损叶片的高精度修复。

为了提高车间内机器人导航规划的实时性、减少导航路径长度,提出了混沌狼群围捕算法。建立了工作环境的矢量模型与路径的适应度函数;在狼群围捕算法基础上,使用Tent混沌映射改进了狼群初始化方法,使狼群初始分布更加均匀,有利于算法初期对整个工作区域的遍历式搜索;鉴于levy飞行长时间短距离来回搜索与偶尔长距离搜索相互穿插的特点,将其应用于改进围捕步长,有利于算法长期的细致搜索并保持跳出局部极值的能力;借鉴遗传思想改进狼群进化方法,将算法向收敛的方向进行引导;基于以上改进,提出了混沌狼群围捕算法。在车间环境下进行仿真验证,与传统狼群围捕算法相比,混沌狼群围捕算法的导航规划用时减少了37.5%,最优导航路径长度减少了16.7%。

针对传统灵巧手追求灵活性而带来其外形尺寸过大、结构复杂的问题,设计一种小巧紧凑而灵活性高的全驱动三指灵巧手并建立其三维模型。采用拉格朗日法建立单手指动力学模型并进行动力学分析。然后将灵巧手三维模型导入ADAMS软件中建立灵巧手虚拟样机进行仿真,得到其运动学与动力学等性能曲线。利用MATLAB软件对其动力学方程进行数值分析,其理论分析结果与ADAMS仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和灵巧手结构设计的合理性。基于拉格朗日乘子法求取抓取力初值,通过引入稳定系数对其进行优化得到优化接触力,同时也验证了其在手指关节驱动力矩约束下的合理性,为灵巧手手指抓取力计算提供了新的参考。

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹T型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端应力强度因子,探寻T型焊接接头的结构参数发生变化时,对相同载荷条件下表面裂纹应力强度因子的影响规律。采用研究结果指导T型焊接接头的设计,提高焊接机械结构的疲劳强度和可靠性,降低断裂事故的发生。