针对老年人居家用药需求,设计了一种配备自动配药模块的智能药箱。从自动配药功能的需求出发,将整个自动配药过程分解为取药、计数、出药3个过程,继而结合每个过程的运动需求,完成了自动配药模块的机械结构以及控制系统的设计工作,可实现对不同药物类型以及不同药物数量的自动配置,对于提高老年人用药安全具有实用价值。

通过研究车铣复合机床结构及功能特点,基于CATIA软件进行微型车铣复合机床的结构设计,通过VERICUT平台构建机床的虚拟仿真加工系统,并以五轴叶轮零件为样件进行仿真加工,检验机床运动中各运动轴的状态是否正确,同时结合加工中的干涉、碰撞等错误信息判断机床结构设计是否合理。通过仿真加工,证实了该机床能够实现车铣复合加工功能,满足设计需求。

为了解决传统人力拖拉式行李箱给出行带来的诸多不便,设计了一种可乘坐、稳定可靠且方便携带的电动行李箱车,利用三维制图软件建立结构模型,通过有限元分析软件对车架在弯曲工况下受力情况进行仿真分析,同时制作车架的实物模型并通过试验来验证仿真结果,试验数据表明有限元模型的正确性,在此基础上,进一步研究了车架在满载弯曲、弯扭联合、紧急制动和紧急转弯这4种典型工况下受力情况,并进行模态分析,结果表明所设计的电动行李箱车车架稳定可靠,符合使用需求。

蓄电池托盘是保障蓄电池安装可靠性的重要结构件,为实现轻量化设计,以某车型蓄电池托盘为原型,采用短切玻纤热塑性复合材料(FRTP)代替原钢质材料,从性能要求入手重新对托盘结构进行设计,根据成型工艺和安装要求对托盘结构进行优化。使用SolidWorks软件建模,并导入Hyper Works中对托盘典型工况进行仿真分析,结果表明,短切玻纤FRTP蓄电池托盘刚度和强度满足性能要求,应力安全系数优于钢质托盘,吊耳位置的应力集中得到了改善,蓄电池托盘设计安全可靠,同时质量较钢质材料托盘减重40.74%,实现了轻量化设计的目标。因此,蓄电池托盘采用短切玻纤FRTP具有工程应用价值。

提出了轴系结构方案正向设计数字化方法,实现轴系由机构简图展开成结构方案的自动化设计过程。通过定义支撑点、载荷点之间的相对位置关系,实现轴系布局设计;根据轴承的定位和受载特性给出可行的轴承组合方式和配置方式,实现轴系支点结构化;针对不同的轴系方案形成统一的轴系力学模型,并建立计算机可识别的轴系方案数字模型;以轴系体积最小化为目标优化轴承型号、轴结构和载荷点位置。由此归纳出可以形成具有不同布局、结构、尺寸参数的多种轴系结构方案的数字化设计方法,为运动副结构的展开提供了数字化解决方案。

针对城市垃圾收集方式复杂及效率低等问题,设计了一种新型的侧装压缩式垃圾车机械手机构。对比分析了常见垃圾桶收集机构的优缺点,结合侧装垃圾车工作流程,阐述了新型机械手机构的结构原理;研究了滑动马达在提桶阶段所需的转矩,为滑动马达选型提供依据;依据机械手典型作业工况,采用有限元方法对机械手结构进行了仿真分析和优化设计。研究结果表明,机械手结构满足设计要求,优化后结构质量减轻7.6%。通过对机械手结构进行分析及优化,可以验证其结构可靠性,从而获得最优化设计方案。

针对仿蛇机器人结构复杂,关节寿命短的问题,文中设计一款波纹管蛇形机器人结构。利用Solidworks建立蛇形机器人三维模型,然后构建了蛇形机器人的D-H坐标系及简化模型,并对模型进行了关节约束分析及动力学分析,推导了波纹管蛇形机器人的动力学模型。并且通过ANSYS和Adams对蛇形机器人进行了磨损仿真和运动仿真,仿真结果表明,波纹管避免了蛇形机器人直接与地面接触,减少了蛇形机器人的运动磨损量,提高了使用寿命,且在运动时其速度、加速度过渡平滑,速度能在1s内达到最大值100mm/s,在零点处无反向变化;力矩变化无冲击,蛇体长度变化平稳,无侧滑及停滞等不正常状态,运动效果较好。

为解决起落架结构设计存在设计周期长、结果不合理的问题。提出一种CAE优化驱动的结构设计方法。首先,运用拓扑优化技术寻找最优传力路径,抽象出概念模型;其次,参数化概念模型危险截面几何尺寸,进行灵敏度分析,筛选对优化目标影响较大的变量,运用尺寸优化方法,寻找出变量最优值;最后,以此为基础进行模型重构,完成详细结构设计。将方法应用于某型号发射车起落架的结构设计,提高了设计效率和性能。经力学分析验证,新设计结构质量减少10.4%,最大应力降低23.6%,同时结构在稳定性、安全性等方面均有一定程度的提升。验证了方法在起落架结构设计的可行性,为同类结构设计提供一种新思路。

我国瞄准镜出口量大,装配多以人工为主,效率低,可靠性差。为改善与解决上述问题,引入自动化装配技术,并加装专用夹具。结合自动化装配理念,对自动上料机构、定位装配机构、点胶机构、校准机构和转盘装配台5部分进行结构分析,设计了橡胶圈硬度暂时性改善方法;以挡圈装配单元为例,结合动作时序原理对该单元气动控制和电气控制进行了设计。

开展了曲面共形天线液冷板的3D打印结构协同设计,形成了适合于3D打印成型的曲面液冷产品结构。梳理了曲面液冷板3D打印成型工艺流程并划分为3个主要阶段。研究了曲面液冷板残余应力及宏观变形控制、微细流道尺寸精度控制技术,开展了微细流道粉末清除试验,成功制备了满足尺寸精度与散热需求的曲面共形天线液冷板。