为了解决前清障铲装置影响特种工程车辆越野通过性的问题,利用双摇杆四杆机构使得铲板具有变角度转动的特殊运动轨迹,铲板收回时不影响整车的越野通过性;利用垂向布置的油缸和限位锁链以及液压系统中设计的平衡阀,使得装置在清障作业时所受的拉应力完全由限位锁链承受,简化了液压系统。最后通过有限元仿真分析和顶桩试验,证明清障铲装置的清障能力和可靠性均满足设计要求。

为降低因无人值守变电站数量增加而加重的运行维护人员工作强度,基于Unity 3D平台设计了一种可视化的变电站巡检自主定位方法。基于该定位方法开发多模块Unity 3D机器人巡检虚拟操作平台,数据模块收集机器人采集的巡检数据传送至业务逻辑模块,构建的三维效果图在表示模块可视化显示;结合SolidWorks与Unity 3D平台构建三维机器人模型,机器人巡检模型的驱动控制器操作轮毂电机保障机器人正常工作,通过TB-418串口与电机控制器交互信息;机器人基于同步定位与建图算法实现变电站机器人巡检定位,同时构建机器人运动地图。采用栅格法将机器人运动路径规划转化为数学约束条件问题,完成机器人运动路径规划。测试结果表明,在Unity 3D平台控制下,巡检机器人实际运行路线与实际最优路径一致。

针对传统上肢康复器械信息处理缓慢、康复效果差的问题,设计基于视觉与触觉双信息的上肢康复训练机器人运维系统。在系统硬件部分,采用三维触觉操作器Phantom操控虚拟手臂,利用Camshift算法完成对不同颜色物体的跟踪,通过加权集成算法实现对触觉压力数据的操作;在系统软件部分,基于ARAT的抓握测试,评估手臂的抓握能力,采用双侧训练模式和脑电训练模式,修复患者肌力受损部位,通过奇异值分解方法,完成对矩阵目标函数值的求解,利用ICP算法处理图像轮廓特征点,实现图像的配准。实验结果表明,该系统配准精度高,可以完成预期目标,且跟踪效果佳。

防热瓦是高超声速飞行器应用最广泛的隔热材料,对其进行了热控性能数值分析,并就防热瓦参数变化对各部件表面最高温度变化的影响进行了研究。结果表明,防热瓦最高温度及其出现时刻由外部热流峰值及其时刻决定,增加防热瓦比热容、厚度、密度、涂层发射率及降低防热瓦热导率均可有效降低应变隔离垫和机体的最高温度,提高系统的防热性能。增加涂层发射率可降低防热瓦的最高温度,其他参数变化对防热瓦最高温度的影响可以忽略。

为了体现制造成熟度对微量润滑装置的优化效果,采用制造成熟度评价方法对微量润滑装置进行分析评价,并结合具体应用阐述了微量润滑的优势。在采用制造成熟度评价方法得出现有微量润滑装置的喷嘴位置会降低微量润滑效果结论的基础上,对喷嘴参数和结构进行了优化,使得微量润滑装置更加满足工业生产的要求。最后使用制造成熟度评价方法对优化后的喷嘴进行了评价,结果表明优化后的喷嘴比优化前的喷嘴在切削生产中的润滑效果更好,生产效率更高。

为改善太阳能清灰机械推拉机构的性能,首先建立太阳能清灰机械推拉机构的物理模型和数学模型,采用三次多项式逼近海塞阶跃函数模拟实际工况中液压油缸的进油规律;然后运用作图法对整个机构进行速度和加速度分析,结合MATLAB得出液压缸进油时旋转的角速度和角加速度的曲线;最后利用ADAMS软件和Pro/E软件建立整个机构的虚拟模型并进行机构的速度和加速度曲线分析,对各个部件的重要铰接点进行受力曲线分析,从而能够检测用经验设计的产品是否符合实际要求。

针对传统汽车圆柱齿轮精加工过程存在动态扰动、误差收敛控制较差,导致齿轮加工的稳定性及准确性较差、评估方法的可靠性较差的问题,提出基于虚拟环境的汽车圆柱齿轮精加工过程可靠性评估方法。构建汽车圆柱齿轮精加工工件表面稳定性控制参数辨识模型以及刀齿运动调控函数。分析刀齿振动引起的动态扰动因素,获取动态扰动特征,完成汽车圆柱齿轮加工表面稳定性调控及优化。在此基础上提取加工过程可靠性评估的状态参量,并对加工状态参量误差进行收敛分析。以工件特征、工序安排等为控制约束对象,结合虚拟视景仿真技术实现汽车圆柱齿轮精加工过程可靠性评估。仿真结果表明,采用该方法进行汽车圆柱齿轮精加工过程评估可靠性较好,加工误差较小。

针对大载质量物流运输设备存在制动延迟严重、制动效率低的问题,基于数字信号处理器(DSP)和CAN总线对大载质量运输设备电制动器进行优化设计。首先优化DSP结构,将其分为消息控制和CAN总线内核连通两部分,采用哈佛总线结构,使其内部程序和数据完全隔离,互不干扰;然后优化CAN总线,将其分为物理层、应用层和数据链路层,并将传输帧格式进一步升级,增加格式帧类型,从而提高其转换能力;最后根据DSP和CAN总线优化结构,建立同步集成机制,实现电制动器整体优化。仿真分析结果表明,优化后的电制动器在无干扰状态下制动延迟降低了27%,有干扰状态下制动延迟降低了35%,电制动器制动效果得到提升。

为解决35 kV并联电容器开断时的重燃过电压问题,仿真分析了此类重燃过电压的基本特性,并指出现有避雷器配置在应对重燃现象时的局限性。随后通过研究金属氧化物限压器和电力电子阻尼型限压器两种过电压限制措施,基于多种工况下的仿真分析,明确了两种措施的过电压限制效果,并提出相应装置的总体设计原则和参数选取方法。

为解决目前高速精密数控机床整体性能差的问题,设计了基于有限元分析的高速精密数控机床的床鞍机构。首先利用有限元软件在Pro/E软件中为某食品加工厂数控机床建立床鞍三维模型,在HyperMesh中拓扑优化床鞍,获取拓扑机构形态,划分网格,对床鞍增加制约与载荷,为设计床鞍机构奠定基础。然后采用变密度法拓扑优化床鞍机构模型,并根据优化结果,去除对床鞍静动态特征无过多作用的单元,设计床鞍新结构,提高床鞍抗扭及抗弯性能。设计结果显示所提方法设计的床鞍机构一阶特定频率在四类单元中均可达标,获取的床鞍优化结构最佳单元类型为工型单元;新设计床鞍机构质量减小近14%,最大变形量降低9%,大幅度提高了床鞍的静刚度,且频率更优,稳定性与抗干扰能力更强。