夹层圆柱壳结构在导弹、火箭、船舶舱体结构及飞机机身结构上有着广泛的应用前景,此类结构承受轴压或弯曲载荷时极易屈曲和结构失稳,主要的失效形式表现为总体和局部屈曲。采用解析方法对轴压载荷下的夹层圆柱壳结构进行了受力分析,获得了影响结构承载效率的设计参数。采用有限元方法建立了参数化建模、屈曲分析和优化设计一体化分析与设计模型,通过解析和有限元结果比对分析验证了优化模型的准确性,并利用优化模型对夹层圆柱壳结构进行了承载力效率优化。数值算例结果表明优化后结构承载效率从4.397×10^6N/kg增加到5.687×10^6N/kg,提升了29%,表明通过在可行设计域内对设计变量进行合理取值,能够获得承载性能更高效的结构,可为夹层圆柱壳结构设计应用提供参考。

针对三维工艺数据发放至下游阶段存在技术手段多样、形式不规范、数据继承难等问题,研究了三维工艺数据发放模式、发放途径和车间应用场景等,确立了三维工艺数据的发放形式、发放内容和发放要求,保证了三维工艺数据科学、合理、有效发放,提升了三维工艺数据在下游阶段的应用效果。

凭借前足"挖-扩"式掘进方式,蝼蛄可以实现高效、快速的地下掘进。为了更好的利用这一优良特性,使用高速运动采集系统对蝼蛄前足的挖掘运动进行采集,使用Didge与Matlab软件对其进行运动学分析,并构建运动轨迹曲线。根据蝼蛄前足运动特性及运动轨迹,设计了一种基于曲柄滑块机构的仿生挖掘机构。仿真模拟结果表明,该机构的运动轨迹、速度及加速度特性等与蝼蛄相似,可以实现"挖-扩式"运动,证明了机构的可行性。其结果为触土工作机构的仿生设计提供了一种新方案。

目前针对内燃机各缸功率损失的诊断方法有很多,但均存在各种局限不能实现实时在线诊断。基于此,在FS诊断方法的基础上提出利用代理模型代替复杂的轴系参数模型的方法并进行功率损失反算,该方法既不需要提取瞬时转速信号的特征故障参数,也不需要复杂的轴系结构参数,仅通过某一测点瞬时转速的各谐次组合就能够精确判断内燃机各缸故障情况,得到满足工程需求精度的诊断结果。通过对比分析反算各缸功率损失与仿真设定功率损失的结果表明两者相差甚小,完全能够用于工程实际的故障诊断。该方法为快速在线诊断内燃机各缸功率损失提供参考。

为提高电子实验室的使用质量及效率,对电子实验室进行设计。在对电子实验室现状进行分析的基础上,详细阐述了虚拟仪器电子实验室的整体结构,以及基本硬件电路和软件程序的实现路径,硬件部分通过PCI总线同计算机相连。通过在电子实验室引入虚拟仪器技术,实现了对实验环境的有效模拟以及电子测量中电路设计和相关实验仿真,在提高学生实践能力的同时节约了教育资金。

设计了一种新型含复合球副4-dof并联机构,求解了该机构的自由度。根据机构的结构特点,基于矢量法分析了该并联机构中各构件的运动。针对少自由度并联机构部分驱动分支中存在的约束力/矩,利用观察法判断这种并联机构中存在的约束力/矩。基于约束力/矩建立了此类机构的Jacobean矩阵,并推导了机构的Hessian矩阵,建立了含复合球副4-dof自由度并联机构的运动学模型。利用先进CAD软件对机构的运动学模型进行了验证。为含复合球副少自由度并联机构动力学分析和刚度分析奠定了基础。

为了降低重量,减少成本,提高市场竞争力,基于响应面法对某型具有弯曲导轨的连续式升降机进料滚筒线支架进行了轻量化设计。采用中心复合试验设计方法进行样本点的采集,利用有限元数值模拟技术获取样本点的响应值。根据所得数据,构建了支架质量和最大等效应力的二阶多项式响应面模型,并进行了精度检验,验证了所构建响应面模型的精确性。以支架质量为目标,强度为约束,基于所构建的响应面模型,建立了支架轻量化设计数学模型,采用序列二次规划算法进行求解,并对优化结果进行了仿真验证。结果表明,优化后的支架强度满足要求,质量减少了11.7kg,减重率达42.5%,轻量化效果显著。

将概率模型检测方法运用到机电系统可靠性评价中,可以有效提高可靠性分析特别是FMEA分析的准确性与效率。利用概率模型检测对机电系统进行可靠性评价需要对机电系统进行形式化建模,直接利用模型检测语言对系统进行形式化建模直观性较差,建模难度大。对机电系统的概率行为树建模进行了介绍,分析了概率模型检测工具PRISM提供的形式化建模语言,定义了从概率行为树模型到PRISM形式化模型的转换规则,实现了机电系统概率行为树模型向模型检测形式化模型的转换。以数控机床工作台系统为例验证了转换方法的可行性。

研究了在基于片层体积测量的三维无损测量装置中,体积测量系统的总体设计、各零部件的选型和设计、以及体积测量系统的误差分析和补偿。根据体积测量系统功能需求,设计高精度溢出容器的溢出口、溢出管角度。同时经过理论分析可得被测物体的周长与片层体积测量误差呈线性关系,通过实验建立体积测量系统输入端与输出端之间的联系,并通过测量的实验数据拟合出体积测量系统总误差补偿公式,实现被测物体在体积测量系统中的分层误差补偿,经过误差补偿的片层误差均值由0.0842cm^3优化到0.0071cm^3,误差补偿效果明显。

以曲轴磨削砂轮架为研究对象,提出了一种平移-扭转集中参数模型作为基本分析模型。首先基于拉格朗日能量法推导出集中参数模型的控制方程,计算并分析机构的固有频率和模态振型;然后通过直接微分法计算固有频率对设计参数(包括支撑刚度、部件质量和惯性矩)的灵敏度系数;最后在灵敏度分析的基础上,得到了一种优化的参数修正方案。该模型清晰展现了系统的固有特性,优化后砂轮架系统固有频率比优化前平均提高了8%。