为了实现爬壁机器人永磁吸附单元的可调节性,提出了基于Halbach方形永磁阵列的变磁力间隙吸附结构,将吸附单元与船体壁面之间的间隙作为变量,根据不同的壁面倾角进行实时调整,使吸附力处于最佳值。通过数值仿真和有限元分析研究了各参数(如磁轭厚度、阵列周期、空气隙和磁铁尺寸)对磁吸附力的影响,基于多岛遗传算法的磁吸附单元的结构尺寸参数优化分析,并通过实验验证了仿真值的正确性。结果表明,优化后的磁吸附力和吸附单元体积比优化前提高了近100%,极大提高了磁能利用率;通过对实测值进行曲线拟合,得出吸附力与空气间隙的函数关系,为磁力控制系统提供理论依据。

针对爬壁机器人的壁面行走可靠性问题,结合爬壁机器人的结构特点,设计一种抛弃传统履带差速转向,避免机器人运动过程中转弯,可全向移动的多履带爬壁机器人。对机器人在不同倾角壁面的行走条件进行分析,得到机器人所需吸附力与壁面倾斜角度的变化规律,分析壁面倾斜角度对所需驱动力的影响。通过搭建样机进行附壁行走试验,验证了机器人在“危险角度”上能够可靠吸附,驱动电机提供的实时扭矩,可满足机器人的驱动要求并验证了分析结果的正确性,该分析结果为多履带全向爬壁机器人的设计和优化提供了基础。

为实现微型易碎、不规则物体的稳定抓取,结合软体材料的柔顺性和鸟喙结构抓取的准确性,提出一种仿鸟喙微型气动软体机械手爪,该机械手爪不仅具有一般软体手爪良好的环境适应性,而且结构更加简洁,对微型物体尤其适用。利用Yeoh本构模型和Ansys软件,对手爪的弯曲特性做了有限元仿真,并根据仿真结果进行变壁厚和局部填充的优化。对优化后的手爪进行了弯曲特性、抓取力测试试验和适应性试验,验证了仿鸟喙微型气动软体机械手爪的可行性。

建立拆楼机械臂的模型,确定机械臂的危险工况,并针对此工况进行静力学分析。根据分析结果,以轻量化为目标对机械臂进行拓扑优化;基于拓扑优化结果,结合实际制造工艺,对机械臂结构进行优化。优化结果表明:机械臂的质量减少了31.9%;与此同时,机械臂的强度刚度均满足要求,为拆楼机的研发提供了参考。

针对电子水泵多嵌件壳体制造过程中自动化程度低、嵌件抓取困难等问题,对生产流程进行详细分析,提出一种多嵌件复合组冲工艺,并综合考虑生产现场布局及嵌件结构特点,对多嵌件壳体制造方法进行研究,分析了上下料机器人的工作空间,并进一步应用SolidWorks软件对多功能手爪、嵌件冲断装置等工艺设备进行结构设计。通过试验对比发现:采用此工艺后,电子水泵多嵌件壳体的加工时间缩短了21%,节省了人工,大幅提高了生产效率。

为了提高刚柔耦合机械臂的运动精度,抑制由柔性关节引起的振动。根据＂线性扭簧模型＂和有限元法,推导出机械臂柔性关节和杆件的动力学模型,找寻刚柔耦合机械臂关节阻尼参数与末端振动位移的关系。确定关节阻尼取值范围并将其作为设计变量,设计目标为机械臂的末端振幅,进行优化。使用ADAMS对已建立关节阻尼优化设计模型的刚柔耦合机械臂进行优化设计,得到最小振幅时最优阻尼。对比并分析机械臂高速和低速两种工况下的结果,并对机械臂进行附加强迫振动分析。验证了柔性关节对高速和低速机械臂末端运动精度均有不可忽略的影响,为带有柔性关节机械臂抑制振动,提高精度提供理论依据。

建立了6自由度工业机器人的有限元模型，通过对该有限元模型进行模态分析和谐响应分析，得到模态参数、振动位移和应力云图，确定了影响工业机器人动态性能的关键模态频率和薄弱环节应力，并以此作为优化目标，对主要结构参数进行灵敏度分析，得到对频率和应力敏感而对质量影响不大的结构参数，从而确定工业机器人动态优化的设计变量。最后，以灵敏度分析得到的结构参数为设计变量进行优化设计，得出了最优方案。分析表明，经过该动态优化方法，工业机器人质量仅增加0.3%，薄弱环节最大等效应力降低了22.8%，一阶固有频率增长了8.5%，保证质量基本不变的前提下，改善工业机器人结构的动态特性和力学性能，为工业机器人动态优化设计提供理论依据。

造纸废料指的是废纸回收制浆过程中产生的废塑料,主要包括PE、PP、PS等在内的且含有其他杂质的复杂物料,不同物料成分及各自所占比例对造纸废料的流变特性造成不同程度的影响。通过流变实验分析造纸废料的流变特性,拟合实验数据得到其未知黏性参数;以造纸废料为挤出对象,研究其在单螺杆挤出机熔融输送段的流场分布情况;以螺棱-机筒间隙为变量,揭示螺棱-机筒间隙变化对单螺杆挤出机熔融输送段流场的影响,为造纸废料螺杆挤出输送段流道设计提供一定参考。

以不走肩铁型平版胶印机为研究对象，提出了滚筒包衬计算方法与滚筒中心距调节方法，得出胶版印刷中印刷压力影响因素主要表现为纸张表面质量和平滑度、印刷速度、滚筒橡皮布和衬垫的选用等：印刷压力的控制主要为调节包衬和中心距：对文中研究的不走肩铁型胶印机来说，在调节印刷压力时，齿轮啮合保证接近标准啮合状态等结论，为印刷压力的控制调节提供了一定的技术支持。

农地膜覆盖技术的广泛使用,提高了农作物的产量,给农业发展带来了巨大的经济效益,但同时也给环境造成了严重的污染,如何处理覆盖后的残膜已经成为人类最关注的问题之一。废旧农地膜撕碎机是一种废旧塑料薄膜的撕碎预处理装置,在废膜的回收过程中,能够对废旧农地膜进行撕碎及细小垃圾的清除,对减轻环境污染具有重要的作用。滚筒是撕碎机的主要部件之一,在工作过程由于高速转动容易产生振动现象,其稳定性对整机的运行稳定性和振动噪声具有重要的影响。为了准确把握其振动特性,采用SolidWorks软件对滚筒进行三维建模,并利用ANSYS有限元软件进行模态分析,得到了滚筒的前八阶固有频率和振型。从振型图可看出各部位振动的强弱分布规律及其在相应模态下的振动响应。将滚筒的固有频率与其工作频率进行对比,验证了该滚筒工作时不会有共振现...