针对某消防多功能抢险车油缸连杆变幅机构变形失效问题,采用Creo、Adams与Ansys软件建立油缸连杆机构和履带车力学模型,仿真分析履带车运动过程中连杆各铰点受力情况。结果表明连杆变形失效的主要原因是其多处位置强度超过材料许用应力。以最大力为边界条件,利用有限元方法对抢险车油缸连杆进行强度分析,并以油缸连杆铰点最大受力值为优化目标,采用灵敏度分析、优化设计的方法对油缸连杆各铰点进行优化。仿真结果表明优化后连杆各铰点受力峰值降低50%,最大应力值为208.14 MPa,比优化前降低51.3%,小于材料的许用应力,产品未发生变形失效,优化方案有效。

针对1LB─240型水平摆式犁田间作业过程中油缸底座断裂的问题,首先借助三维软件Solidworks2001建立该犁的虚拟样机模型;然后根据其结构特点,对油缸底座进行运动学和动力学分析;最后通过动力学仿真软件DDM模拟该犁田间实际工作情况,对油缸底座进行动态仿真,找出了其运动学及力学特性,为1LB─240型水平摆式犁机构的优化设计提供了有力的依据。

针对高校实验室废液在储运过程中废液存储桶搬运存在劳动效率低、强度大,且在搬运和倾倒过程中废液的跑冒滴漏会对人体和环境造成危害等问题,设计了一种废液桶搬运机器人,用于代替人完成废液储运工作。首先对搬运机器人的剪叉式升降机构建立力学模型,利用虚功原理得出驱动力与负载之间的关系;其次以液压缸最大推力为目标函数,利用MATLAB局部优化函数进行优化,确定升降机构的合理结构;最后应用ADAMS对升降机构进行动力学仿真,分析升降平台运动特性和驱动力变化规律,为搬运机器人整机的合理配置提供设计依据。

以某外能源转膛武器为研究对象,对其槽轮驱动机构进行改进,用平行分度凸轮机构代替原方案的槽轮机构。选择改进正弦加速度运动规律,对其进行编程计算验证所选运动规律的合理性。根据转膛武器特点确定平行分度凸轮自动循环图,计算获得平行分度凸轮的具体参数并建立三维模型,最后对两种间歇机构进行动力学仿真对比。结果表明平行分度凸轮驱动转膛体转动时的接触力与角速度均远小于槽轮机构驱动,角速度约为槽轮驱动的60%,接触力约为槽轮驱动的5%,说明平行分度凸轮驱动过程更加平稳且具有更好的力学性能,在外能源转膛武器上可以应用。

针对指伸肌麻痹、手指及腕挛缩无力等手指功能障碍患者康复设计了一种可穿戴式康复训练器械。整体器械与上肢固定护具结构基于逆向工程个性化定制。通过推导其位形运动学,求解训练器械的各个关节运动参数与指节的位置姿态之间的关系,探究康复训练过程。使用ADAMS对手指关节康复训练器械做动力学仿真分析,验证了手指康复训练器械设计方案的正确性。按照该方案3D打印制作出物理样机,开展试验对比和优化设计,为实现个性化上肢关节康复训练器械的研制提供重要技术支持。

传动系统是大型可展开天线的重要组成系统,在其展开过程中起到驱动天线展开的作用。针对绳索驱动式环形天线在轨展开动力损耗问题,基于理论力学及摩擦学原理,分析得到动力绳绕过线轮动力损耗模型,该模型给出了动力绳与过线轮之间分别在静、滑动摩擦工况下的动力绳传动效率计算公式,揭示了摩擦效应对传动系统效率的影响机理;在此基础上,修正了已有绳索驱动式环形天线展开动力学的系统模型,实现了环形天线展开过程精准仿真与实验验证。文中提出的动力损耗模型可为绳索驱动式环形天线的展开设计与优化提供重要理论参考。

为了进一步明确焊接机器人工作过程中的运行状态,根据D-H法建立了焊接机器人的运动学数学模型,并利用Matlab软件建立了机械臂模型,采用蒙特卡罗法分析了机器人的工作空间,求解出焊接机器人的工作空间云图。然后根据实际工况,利用ADAMS软件对焊接机器人的两个连续点焊工艺动作进行虚拟仿真。结果表明焊接机器人除启动过程中的瞬间加速度有突变外,其余运动过程平稳顺滑、振动较小,满足使用要求。对焊接机器人的工作空间运动特性仿真分析有利于后续的进一步优化研究。

建立准确的焊缝磨抛机器人运动学、动力学模型是保证磨抛质量的前提,基于齐次坐标建立焊缝磨抛机器人运动学模型,通过Matlab对正运动学和逆运动学计算验证,分析了各关节的位置关系。运用牛顿-欧拉法建立磨抛机器人动力学模型并进行理论计算,在Simulink和Simmechanics两种环境下联合仿真,得出的仿真结果与理论计算结果趋于一致,验证了该动力学模型的准确性,为后续焊缝磨抛机器人的研究奠定了基础。

针对圆柱滚子尺寸测量过程中缺少滚子推送过程动力学分析的问题,根据圆柱滚子推送过程的工作原理建立圆柱滚子推送模型,对圆柱滚子推送模型进行了动力学分析,得到圆柱滚子达到匀速滚动所需时间的计算方程,找到影响滚子达到匀速滚动状态所需时间的影响因素。确定圆柱滚子的规格型号,对圆柱滚子推送过程进行动力学仿真,验证圆柱滚子推送过程动力学分析的合理性,了解圆柱滚子推送过程的运动规律。研究结果可用于圆柱滚子推送系统的参数化设计,为以圆柱滚子为代表的柱类工件推送系统设计提供理论参考。

针对组合式不完全偏心圆非圆齿轮行星轮系旋转式取苗机构,应用动态静力分析法和动力学方程组序列求解法,建立机构动力学模型,开发出机构动力学分析软件求解模型,计算得到机构链条受力、各齿轮旋转中心和啮合点受力、支座反力的变化规律;建立了机构虚拟样机,加工出机构物理样机,开展机构动力学仿真分析和台架试验,得到两种情况下机构转速为60r/min时支座反力与行星架转角之间的关系,取苗机构理论分析、仿真分析和台架试验所得到的支座反力变化规律基本一致,验证了取苗机构动力学模型的可靠性和动力学分析的正确性;与原取苗机构比较,本文取苗机构样机y方向支座反力的最大幅值和方差分别从155N和1171N^2减小为77N和553N^2,降低了50.3%和52.7%,表明提出的取苗机构具有比原机构更优的动力学性能。