针对生姜收获机长时间田间作业,而轮式拖拉机和机械传动式履带拖拉机普遍存在作业时稳定性差、功率小、作业时间短的问题,设计一种履带自走式生姜收获机的底盘液压系统,该机械以液压驱动作为动力源,通过履带底盘的液压回路实现整机的直行、爬坡和转向,以达到生姜收获机有效行驶和作业的目的。首先对液压系统元件进行计算选型,然后通过AEMSim软件完成仿真模型的搭建,组成完整液压系统,最后,对该系统分别进行直线行驶、纵坡上坡和原地转向3种工况的仿真验证。液压元件的仿真结果表明选型符合计算要求,液压系统设计合理,可以保证生姜收获机直行行走平稳、稳定爬升16°及以下坡度的硬土路面,能够按照实际转向要求完成转向过程。

为了更好兼顾车辆的操稳性和平顺性,提出一种刚度阻尼可调式抗侧倾液压互联悬架系统。该系统在被动式抗侧倾液压互联悬架的基础上增加了一组蓄能器,通过控制电磁阀的开闭和改变可调阻尼阀的节流面积,实现整车的刚度阻尼可调。利用Simulink软件搭建安装刚度可调抗侧倾液压互联悬架车辆动力学模型,搭建刚度可调抗侧倾液压互联悬架系统的实验台架,通过实验验证模型的准确性及可行性,以动力学模型为基础进行液压互联悬架系统参数匹配设计。最后,通过整车的操稳性和平顺性仿真验证了安装该系统的车辆可获得优异的操纵稳定性和平顺性。

传统静压支承导向套在伺服液压缸中的应用能很好地减小导向套与活塞杆之间的摩擦力,提供足够的径向支承力,有良好的抵抗活塞杆偏心的性能,但在抵抗活塞杆因外负载导致倾斜方面效果并不好,为此,提出在导向套内加工一种新型结构静压腔解决方案。对新型静压支承结构进行建模、网格划分和流场仿真,分别在不同的活塞杆运动速度、偏心量、入口流量以及倾斜角度情况下,分析导向套静压支承油膜压力云图和承载力的变化,并在相同参数下和传统导向套静压支承结构仿真结果进行对比分析,结果证明这种新型静压支承结构有良好的抗偏载和抗倾斜能力,为设计较优的导向套提供理论技术支撑。

基于传统抗侧倾液压互联悬架构型,通过在液压缸上设计行程敏感槽,利用活塞位置在槽内的往复运动,实现阻尼可调的特性。采用MATLAB/Simulink搭建了此结构液压互联悬架的整车模型,最后利用仿真模型进行蛇形运动、双移线运动和随机路面激励试验的仿真分析。结果表明:与传统抗侧倾液压互联悬架对比,行程敏感式液压互联悬架能有效改善汽车行驶时的平顺性。

针对现有定参数Maxwell模型对气动肌腱压力/长度非对称迟滞特性力模型精度较低问题,提出非对称变参数型Maxwell迟滞模型方法。构造变刚度滑块算子替代原定刚度滑块算子来辨识某一等压下非对称迟滞模型参数,再结合不同等压、工作长度条件下的迟滞特性差异,动态加权辨识迟滞模型参数,满足不同等压、工作长度的非对称迟滞情况。以FESTO公司MAS型气动肌腱为研究对象,通过不同等压、长度实验对比经典Maxwell和改进型Maxwell力模型精度卸载误差最大降低了80%,最大相对误差由20%降低到5%,整体相对误差稳定在5%以内,误差波动更为平稳,不同气压下精度提高到了99.98%。实验结果表明,改进型Maxwell迟滞力模型精度均显著优于经典Maxwell,更能够精确捕捉到气动肌腱固有的非对称迟滞特性和不同长度下的次环。

采用基于Yeoh本构的绝对节点坐标四面体单元对软体驱动器进行建模,并对其进行力学分析。基于应变能密度函数,推导了Yeoh本构模型的弹性力阵及其导数阵;根据虚功原理建立了多腔体气动软体驱动器静力学平衡方程。由于橡胶等超弹性材料不易收敛,采用载荷增量法对静力学平衡方程进行求解。将仿真结果与ABAQUS的仿真结果进行对比,可知随着单元数的增加,绝对节点坐标四面体单元结果与ABAQUS仿真结果趋于一致,验证了绝对节点坐标四面体单元对气动软体驱动器建模的正确性。

运用UGNX11.0软件对气动抓手进行三维实体建模及装配,通过UG前/后处理应用模块对抓手进行有限元静态分析,得出气动抓手在实际工况下的位移和应力分布情况,再通过格式转换导入ADAMS软件中进行运动学仿真,得出抓手的位移、速度、加速度曲线变化情况。所得结论为设计人员在进行气缸抓手设计时提供参考依据。

赛车的车身造型对其空气阻力、操纵稳定性、加速性及燃油经济性等性能有着很大的影响。运用CATIA软件根据FSEC赛车规则对车身进行造型设计,并利用CFD技术建立其外流场模型进行数值模拟分析,获得其压力云图、速度矢量图等。总结该赛车造型的气动特性的优缺点,为后期赛车车身的设计定型提供理论依据。

针对医疗辅助机械臂在工作时的设计要求,在气动锁紧机构与医疗辅助机械臂环形小臂关节处采用球铰结构方案。球铰接在平时状态下是受摩擦力的作用处于锁死状态,当工作末端需要移动时摩擦力能够迅速消失,球铰接能够快速解锁。球铰结构的球头在平常状态下受预紧力的作用被锁死在球碗中,当需要解锁时,高压气体通入抵消预紧力,球头与球碗之间的摩擦力消失,这样就实现了解锁功能。

为实现模切机轧切橡胶组件过程自动化,减小人工控制误差,设计了基于PLC控制、液压伺服、人机交互界面的自动化模切机设备。以三菱FX3U的PLC为控制核心,人机界面作为信息交互界面,液压伺服传动作为动力,完成了电液控制系统的硬件选型和软件编程设计。实际运行中,设备运行安全可靠,控制操作方便,效率高。