针对国内液压支架在结构件可靠性方面与国外产品的差距,依托2套出口支架产品,阐述了应用于中厚煤层高工作阻力液压支架的顶梁底座柱窝、掩护梁、连杆的抗弯、抗扭性结构设计,对这些结构的技术特征、创新性、应用范围进行了分析研究。2套出口支架顺利通过了按美国CONSOL标准进行的60 000次型式试验,试验结果表明,所述结构切实提高了支架的抗弯、抗扭性能,提高了液压支架的可靠性。

针对汽车传统被动悬架道路适应性差、安全性不高、减振效果不理想的缺陷,设计一种新型的车用电磁悬架系统。在被动悬架系统中加入车用电磁悬架系统作动器,与汽车弹簧和液压阻尼器并联,可以增加悬架系统的阻尼力,极大程度降低汽车车身由于路面起伏而引起的振动,提升汽车的安全性以及驾驶平顺性。设计车用电磁悬架系统作动器的3种初始结构,结合Ansys/Maxwell磁场分析软件,研究了不同结构对车用电磁悬架系统作动器产生主动力的影响。结合正交试验法,分析车用电磁悬架系统作动器各部分尺寸参数对主动力的影响,然后对仿真结果进行极差分析,选出该作动器产生主动力最大的一组尺寸参数为线圈1径向长度8 mm,线圈2轴向长度42 mm,线圈1、3轴向长度20.5 mm,导磁环2轴向长度13 mm,导磁环1、3轴向长度5 mm,使其结构达到相对最优。

针对高压配电网电缆剥线过程中人工操作效率低和不安全性,提出一种用于10 kV电网的自动剥线机器人。根据剥离机器人的工作环境,对安装在绝缘棒上剥线机器人的关键部位进行了结构设计。对剥离机器人的固定齿轮控制箱结构模态和刚柔耦合特性进行了仿真分析,为剥线机器人结构设计的合理性提供理论依据。最后搭建机器人样机,对不同横截面积的电缆进行剥离试验。结果表明电缆的损伤情况良好,验证了剥离机器人的结构设计具有良好的可靠性,有助于提高电网带电检修工作效率。

为了推进选择性激光烧结设备的小型化应用,对设备的空间利用率以及重量参数进行分析,针对工业设备的供粉结构空间利用率小,重量较大的问题,提出了适用于小型化设备的悬臂式供粉结构,并基于MATLAB环境对供粉幅面,有效成型高度,结构的静变形等参数与空间利用率,重量的相互影响关系进行分析,同时对所提出的悬臂式供粉结构方案进行结构设计,最后基于NX10.0软件的高级仿真模块对实例进行仿真验证,最终最大变形量△<0.05mm(△ma=0.0302mm),结构合理具有可行性。

针对航摄仪体积质量过大对轻小型无人机作业效率、巡航速度、续航时间等产生的不利影响,提出一种轻小型三线阵航摄仪摆扫机构,建立了摆扫机构整机有限元分析模型,分析了其结构力学特性。结果表明,摆扫机构整机第一阶固有频率为168.85 Hz,且固有频率避开了振源激振频率;在过载工况下,最大变形为0.09 mm,最大应力值小于铝合金(2A12)的抗拉强度390 MPa;机载振动环境下摆扫机构的最大应力和最大变形结果均能满足系统指标的要求。

基于自动化生产的需求,针对易变形的小圆柱形炮泥产品,设计了一种自动化程度较高且操作简单的自动切料码垛设备。综合考虑对码垛设备的要求,该设计确定了设备结构、工作过程及不同机构之间的协作问题,确定了重要部件的技术参数,优化了机构尺寸,实现了高效平稳码垛,减少了工人的数量,提高了生产效率,降低了生产成本,达到了企业的生产要求。

针对拉铆连接工艺工作强度高、工艺消耗大且不宜自动化生产等问题,基于TOX铆接工艺开发设计了一套适用于打印机钣金件的无铆钉自动铆压装置。详细介绍了TOX自动铆压装置总体方案、送料机构与龙门式双铆压机构。该装置以PLC为控制系统核心,控制回转气缸夹紧与松开实现钣金件的装夹,控制伺服电动机运动实现铆接点位置的精确控制,控制气液增压缸实现TOX模具的合模与加压。实验研究了加压压力与铆接强度关系,优化工艺参数确保铆接强度达到要求,同时通过分析底厚X数据给出评估铆接强度的X值范围,便于大批量生产的无损检测。无铆钉自动铆压机的研发保证了连接强度,缩短加工时间,提高了加工效率,降低了生产费用。

为了提高柔性压力传感器的灵敏度和稳定性,对压力传感器结构设计、结构参数及制作工艺进行了研究,并制作了两种传感器样片。测量结果表明,在压电材料相同的情况下,不同的结构、尺寸参数及制作流程对柔性压力传感器的灵敏度、响应时间和循环工作稳定性都有一定的影响。

基于半失能老人步态特征,建立了人体下肢运动学模型,推导了人体行走动力学方程,在此基础上,设计了面向半失能老人的无动力下肢外骨骼结构。为了便于用户穿戴,基于人体工程学,完成了外骨骼绑带等柔性部件结构的设计及外观设计。为验证文中设计的外骨骼性能及可靠性,加工了无动力下肢外骨骼样机,并进行了相关测试及实验。

复合型机器人在不同路况下行走的有效性至关重要,它决定着机器人设计的合理性和及其应用场景的广泛性。为了使复合型机器人能够有效地行走在不同路况下,先从复合型机器人整体结构设计出发,分析复合型机器人在不同路况下的力学模型。运用ADAMS动力学仿真软件进行运动仿真,得到在爬坡、转弯、凹凸障碍物下的运动效果,验证了设计复合型机器人结构的合理性。