通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划.运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量.经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义.

为了实现柔性硅胶隔离套能够沿预设轨迹自动撑开的功能,设计了一种基于剪式连杆机构的撑套机械手。对撑套机械手总体方案和剪式连杆机构进行设计研究,建立剪式连杆机构的运动学方程,进行撑爪杆质心运动轨迹仿真,并利用Adams仿真软件进行运动学分析。结果表明,设计的撑套机械手能够满足轨迹输出要求,撑套过程中无干涉现象且运行平稳,为下一步撑套机械手的优化设计奠定了基础。

为降低医务人员的劳动程度,提出了一种撑膜机械手。为满足不同种类探头的撑膜要求,以实际轨迹与给定轨迹的位置误差最小为目标函数,建立撑膜机械手的轨迹综合优化模型,通过遗传算法求解得到一组满足不同种类探头撑膜需求的结构参数。对撑膜机械手进行试验,验证撑膜机械手的实用性。

通过对现有爬楼梯轮椅爬升机构的对比分析,提出了双曲柄式爬升机构。对双曲柄式爬升机构进行设计研究,建立了双曲柄式爬升机构的运动学模型,并在此基础上对其进行了爬楼过程中运动轨迹分析。仿真结果表明,该爬升机构结构设计合理,方案可行且运行平稳,能够满足设计要求。

星轮架是电动爬楼梯轮椅爬升机构的关键部件，起到支撑齿轮和固定爬升星轮的作用。基于爬升机构的工作机理，应用SolidWorks构建了星轮架的三维参数化模型，并通过数据转换技术将模型导入ANSYSWorkbench中，完成了星轮架的有限元分析和优化设计，实现了结构优化及轻量化。

针对链脚式电动爬楼载物车,出于制造成本及减轻重量等因素考虑,对爬楼载物车的主体传动部分进行设计,采用了同步带、齿轮和链传动3种相结合的传动方案,使得整体传动部分结构紧凑,重量最优。通过Solid Works对实体模型进行搭建,最后用ADAMS对所设计的爬楼载物车传动系统进行了动力学仿真,仿真结果表明新的传动系统的输出满足爬升要求,并对齿轮传动进一步的优化奠定了基础。

泵送过程中混凝土骨料易聚集于泵管中而堵塞泵管。针对这一问题,设计了一种含有螺旋叶片的防堵机构。采用CATIA建立其三维模型,并利用FLUENT软件对泵管中混凝土流场进行数值模拟分析。分析表明,设计的防堵机构改善了泵管中混凝土的流动特性,可有效防止混凝土堵塞泵管。

为了兼顾FDM快速成型的成型质量和效率,对基于FDM的自适应分层算法进行了研究。首先对等厚度分层方法进行了分析计算,发现其弊端;其次对CAD模型进行了参数化分析,通过曲率的正负将图形表面分成了正偏差和负偏差两种情况;最后利用ABS丝材和二次开发的CURA软件,分析了不同层厚对熔融沉积快速成型制件成型质量的影响。结果表明,改进的自适应分层算法易于编程,提高了制件的成型质量,且节省了打印时间。

地下管道挖掘机是一种以非开挖的方式完成地下管道挖掘及管线铺设的工程设备，其刀盘采用液压马达驱动。刀盘液压系统的优劣是衡量该设备性能的关键，根据设备的特点分别设计了基于阀控调速、变量泵调速和泵变转速调速技术的三种不同的液压系统作为备选方案，并对这三种系统进行了仿真。仿真结果表明泵变转速调速液压系统的负载波动小、工作效率高，相比于其他两种方案大大减少了流量、压力损失和负载波动，更适合作为刀盘的液压驱动系统。

针对滑片泵的工作性能稳定、效率高等特点，将其应用于FDM3D打印机挤出机构之中。应用流体力学软件Fluent对滑片泵的内部流场进行分析，得到滑片泵温度场和内流域流体速度场的分布。分析结果表明滑片泵内温度分布均匀、液体流速平稳，满足FDM3D打印机的需求。分析结果对挤出机构的优化和改进具有参考价值，同时对滑片泵的创新性设计提供新的方法。