为提高小型油气运输管道内壁结垢的清理效率,设计一种能在300~450 mm直径管道中工作的模块化履带管道清洁机器人。针对具体情况确定管道机器人的整体结构设计,使得机器人能够通过不同的组装形式适应不同工作环境,并介绍了机器人的工作原理;对可柔性变径的履带式行走机构及机器人的管径适应性进行力学分析,同时分析机器人在管道中的几何约束运动和运动情况,并在ADAMS中分析机器人在管道中的通过性。结果表明:管道机器人的设计合理,相关变径几何约束以及运动约束条件正确,机器人能够在设定管径范围内的直管与L形弯管中正常行走。

燃油调节器是维系航空发动机正常运转的重要组成部分。针对发动机对燃油调节器提出的更高响应时间要求,根据燃油调节器的结构和原理明确主调节活门是影响燃油调节器响应时间的关键零部件。由主调节活门的液压回路控制原理设计新型主调节活门。最后,分别对新型主调节活门和传统型主调节活门开展理论计算验证和仿真验证。仿真结果表明:当占空比τ=0%、τ=100%时,所设计的新型主调节活门的响应时间分别为0.613 s和0.843 s,相较于传统主调节活门,其响应效率分别提升了29.5%(占空比τ=0%)和9.06%(占空比τ=100%),满足了发动机对燃油计量系统提出的快速响应要求。

针对传统沉井基础施工设备取土效率低、地层适应性较差、作业区域存在盲区等问题,设计一款沉井基础取土作业机器人。结合施工需求,对机器人进行结构设计,并对其伸缩臂进行有限元静力学分析,验证了伸缩臂结构设计的合理性和可靠性;基于D-H法和几何法分别建立了机器人正、逆运动学模型,基于几何法建立了机器人关节空间到驱动空间的运动学模型,将铣挖头位姿控制最终转换为各关节液压驱动器的位置控制;设计了机器人关节驱动电液比例控制系统,采用PID控制器对其进行校正,通过仿真验证了控制策略的有效性;通过现场试验对机器人整机使用性能进行分析。试验结果表明:沉井基础取土作业机器人满足沉井施工需求,达到预期目标。

针对目前综采工作面回撤过程中液压支架回撤工期长且安全性低的问题,设计了一种安全高效回撤液压支架的工字形回撤装备。通过SolidWorks建立了工字形回撤装备的三维模型,借助ANSYS Workbench开展了卡链器的静力学分析,并进行了模态分析,得到前6阶固有频率和主振型。结果表明:卡链器的最大变形量发生在顶部,变形量为0.18 mm,小于0.2 mm;最大应力集中在链条槽处,应力值为193.89 MPa,小于其许用应力245 MPa,卡链器模态分析的前6阶固有频率范围为1471~3484 Hz,验证了结构的合理性。

为解决桥梁不均匀沉降而导致的桥梁结构安全性问题,桥梁结构常采用可调高支座代替普通桥梁支座,通过调节支座高度来补偿地基沉降导致的高差。本文针对当前可调高支座存在的调高行程较小,需要额外顶梁装置等问题,研究了一种液压顶升-螺纹协同调高支座,分析该支座的构造形式和调高原理,并以设计要求满足3000 kN竖向荷载和450 kN水平荷载的调高支座为例,通过理论计算、试验研究、数值模拟研究了该调高支座在荷载下的受力和变形情况,以及结构尺寸参数与支座承载力之间的关系,分析了不同高度下液压顶升-螺纹协同调高支座对实际桥梁结构的影响。结果表明:液压顶升-螺纹协同调高支座满足设计承载能力和调高功能的要求,可以消除基础沉降对桥梁结构所带来的力学影响。

为解决复合材料三梁四柱液压机结构轻量化与成形工艺零件厚度不均匀问题,设计一台5000kN新型双梁双抗偏载结构的液压机。使用SolidWorks建立机身初始结构模型,采用ANSYS Workbench对液压机模型进行静态有限元分析,得到机身主要部件的应力和位移的分布情况,确保机架的刚度和强度以及整体性指标达到使用要求。同时,在中心载荷和两种极限偏载工况下,对液压机结构进行强度和刚度校核,获得满足工程要求的新型双梁液压机结构。

针对矿下作业环境复杂,CYT-1000/63/80Y型矿用液压退锚车剖切机构泛用性小,且无法用于底部锚索炸裂的锁具剖切等问题,提出具有定位装置、足够行程的新型机构,同时对剖切机构进行结构优化,留出锚具底部空间,采用刃刀具和圆弧刀具组合的方式,在剖切的同时实现定位功能简化结构,增加剖切机构泛用性和剖切精度。通过理论计算和Ansys有限元分析的方法对机构强度进行校核和验证。

薄煤层充填开采采煤高度低,为了更有效地控制顶板下沉,适应开采高度变化,保证较高充填率,满足充填开采安全性、密封性的要求,提出了一种薄煤层充填液压支架的设计要求。该液压支架既能保证对顶板的有效支护及控制,又能满足薄煤层充填的要求。

针对林地地面环境复杂、台阶和倒木障碍多的问题,设计一种腿履复合移动机器人。在分析犬类腿部骨骼结构参数和运动特性的基础上,设计3关节构型与履带复合的移动机器人腿部结构,为了尽可能减轻整机质量,将履带部件和机器人腿部的大腿结构有机融合。构建机器人单腿的运动学模型,分析机器人足端工作空间,提出针对腿履复合移动机器人的林地越障策略,仿真分析越障过程中机器人关节的动态特性。仿真结果表明:利用腿部关节摆动和履带推进的组合和适时切换,该腿履复合移动机器人能实现灵活的台阶和倒木障碍的跨越;越障过程中,除与障碍接触时刻的关节力矩突变外,腿部关节力矩变化平稳,履带运动模式和足式运动模式切换平顺。研究为下一步机器人样机研制和控制系统开发提供了技术基础。

G3铜陵长江公铁大桥主桥为主跨988 m斜拉-悬索协作体系桥。江北、江南侧桥塔塔高分别为228.5、222.5 m,结构尺寸大,受力复杂,考虑桥塔受力、施工便捷性及主缆与斜拉索面协调布置等,确定采用C60混凝土门形桥塔。桥塔由上、下塔柱和上、下横梁组成,塔柱和下横梁为单箱单室截面,上横梁为开口槽形截面,索塔锚固区采用钢锚梁+混凝土齿块组合的索塔锚固结构,桥塔顶部主索鞍局部承压区采用间接钢筋网片加强并预留索鞍预埋件的布置空间。设计过程采用BIM技术优化局部设计细节,钢锚梁及钢牛腿等钢结构和混凝土结构外表面均采用防腐涂装体系进行耐久性设计。采用MIDAS Civil软件对桥塔整体受力进行分析,并对槽形断面上横梁基于经典理论、规范验算、实体有限元模型论证其结构安全性;基于ANSYS板壳有限元模型,研究不同板厚下钢锚梁锚下加劲板剪应力集中...