针对老年人因膝关节受损而难以起身站立的问题,基于虚拟样机技术设计了一种自动化助老起升装置。在完成主体框架结构和四连杆装置的设计后,利用Croe建立了其三维模型,运用ANSYS Workbench软件进行静力学分析;根据实际工况,在动态载荷下进行瞬态动力学仿真分析,得到其最大应力和应变;而后通过刚体动力学仿真获得机构的速度和加速度曲线,验证了其可行性。对物理样机的测试结果表明,装置满足设计要求。

阐述了通过应变模态振型对结构进行损伤识别的原理,根据泡沫铝夹层梁的结构特性建立了基于修正Timoshenko梁理论的泡沫铝夹层梁的弯曲振动方程。运用ANSYS Workbench提取泡沫铝夹层梁的模态参数,通过固有频率解析解验证了仿真数据的有效性。探讨了固有频率、位移模态以及应变模态对泡沫铝夹层梁损伤识别的敏感度,并验证了归一化应变模态振型差指标和增强应变模态振型差指标对泡沫铝夹层梁进行损伤识别具有更高的精度。

利用FLUENT软件完成了滤盘偏置转盘过滤机内部流场的模拟计算,得到了两种工作转速下的液体压力分布云图,分析了压力变化原因和对过滤机结构设计及强度计算的影响。结果表明过滤机壳体内液体的压力变化呈对顶纺锤形区域分布,滤盘旋转导致区域外的压力变大,并且滤盘偏置侧的压力增加值大于偏离侧,最大值出现在滤盘偏置侧壳体内壁中下部,高转速时液体压力增大值达15%以上,滤盘支撑驱动轴在两侧液体压力差作用下产生周向时变弯曲变形,在过滤机的承压容器壳体与滤盘支撑驱动轴的结构设计和强度计算中应加以考虑。

为了对寻物机器人移动轨迹进行检测与有效跟踪,助力图书馆机器人精准寻物,设计了图书馆自动寻物机器人移动轨迹智能检测与跟踪方法。首先采集机器人移动图像,对其进行去噪处理,通过色调直方图折叠法分割机器人移动图像,使用Canny算子检测图像边缘;然后利用圆检测方法检测机器人姿态信息,通过变形梯形波信号控制机器人驱动器,使机器人移动的姿态信息在阈值范围内,完成机器人移动轨迹跟踪。实验结果表明该方法具有较好的图像预处理及分割效果,可有效检测与跟踪控制图书馆自动寻物机器人移动轨迹,使其按期望轨迹行进。

针对目前城市车位少、停车难,现有立体车库空间利用率低、存取车时间长等问题,设计了一款新型魔方立体停车设备。采用吊桥式车库门,仅用一个电机实现车库门开闭与车辆的进出;采用单层丝杆双联动升降平台实现载车平台升降;同层车辆平移换位采用变异的差动轮系构成变胞机构,传递不同方向的动力,由π形杆推动载车板实现。魔方车库具有能耗低、空间利用率高的特点,该技术方案可以拓展应用到大型车库的设计中。

利用Unity 3D和3Ds Max技术,按基本几何模型构建、模型细节修改、场景光源选择与创建、设定模型参数并渲染出图的步骤构建CT设备模型,并在此基础上设计CT设备结构拆装与故障维修示教系统,在硬件部分给出示教系统应用框架,在软件部分利用齐次坐标算法,变换CT设备部件结构,生成拆装与维修过程的三维图形,通过时间碰撞理论反复检查示教交互画面。结果表明该系统能够实现机壳和机床以及内部组件建模,自动完成拆装与故障维修。当2000名学生同时使用示教系统时,可以在0.2 s内实现界面进入,相较于录播示教系统和CMM示教系统,该系统工作效率明显更高。

为提升航空作动器产品的传动效率,提出一种减小作动器传动效率损失的计算方法。基于三联齿齿间距的不同,推导得到三联齿齿间距与三联齿效率损失的函数模型。通过不同三联齿齿间距的传动效率试验对比,可知优化后作动器效率得到提升。试验研究表明,综合考虑三联齿齿宽影响,优化后三联齿构型较原构型啮合效率提升1.2%,质量减轻12.2%。该三联齿效率损失的计算方法可为航空作动器产品传动效率的提升及结构优化提供理论依据。

为解决巡线机器人在柔性架空输电线上进行移动时会产生耦合振动的问题,基于刚柔耦合动力学,建立了巡线机器人在架空柔性输电线上移动的动力学模型,并使用广义α法对系统方程进行积分求解。仿真结果表明巡线过程中机器人与输电线会产生耦合振动,不合适的机械臂长度甚至会导致异常振动并造成输电线的弹跳运动;输电线两端安装高度差对系统动力学响应有明显影响。

针对变分模态分解模型中分解层数与本征模态分量选择困难,进而影响齿轮故障诊断结果的问题,提出采用计算本征模态分量包络峭度优化分解层数、通过频带熵选择有效的本征模态分量的方法,并对所选择的本征模态分量进行包络谱分析,提取特征频率。通过与齿轮故障频率对比,完成对齿轮的故障诊断。将提出的齿轮故障诊断模型应用于模拟信号与高强度钢齿轮实测信号中,能够精准提取信号中的特征频率,从而实现故障诊断。

首先对3D打印中央控制系统中主要组成模块的研究现状进行了详细介绍,包括3D打印运动轨迹控制与优化和温度精确控制;其次描述了现有的控制系统与其他相关功能,主要包括限位控制、自动调平以及力控制,其中力控制为打印一些特殊器件提供了可能;最后针对3D打印的相关应用领域与现存问题进行了介绍,包括航空航天和医疗领域的智能制造。