为解决国内压裂管汇连接作业效率低、劳动强度大和布局不规范等问题,研制了105 MPa多自由度快速连接压裂管汇橇。该橇将高压管汇总成、低压管汇总成、多自由度快速连接压裂桥臂和液压助力系统等集成设计到橇装结构上,其中液压助力系统可平衡压裂桥臂自身重力,实现压裂管汇橇与压裂车之间的快速连接,可根据不同工况需求,通过调节液压来调整平衡力和压裂管汇桥臂的运动速度。该橇配置的减震系统可减小压裂管汇橇受到的脉冲振动,延长其使用寿命。采用多自由度快速连接压裂管汇橇连接8台压裂车用时34 min,作业完成后撤场用时26 min,与连接和撤场用时均在5 h以上的常规压裂管汇橇相比,作业效率提高10倍以上。105 MPa快速连接压裂管汇橇满足现场提速提效、安全生产要求,具有广阔的应用前景。

设计了一种基于多自由度的自动化港口集装箱起重机。通过降低起重机压力上限、优化起重配装器接入操作等,完成了自动化港口集装箱起重机的结构优化设计。在此基础上,获取多自由度参数,依据多自由度参数建立全局坐标系,并进行约束性参数耦合,根据耦合结果建立基于多自由度的起重机结构参数化模型,从而实现对港口集装箱起重机机体自动化程度的提升。实验结果表明,在多自由度参数不变的前提下,CL曲线与Cd曲线均具有较高的贴合度,F拓扑系数的极值始终大于W拓扑系数的极值,结构优化后,起重机的集装箱堆放精度提高了约2倍,翻箱作业时间平均减少了16 s。

由于4~5自由度的AT行星齿轮机构方案数量规模过于庞大,造成优选时间过长。为了能胜任大规模AT结构方案的综合,提出基于字符串编码的构件综合和同构判别方法。根据行星齿轮机构各构件的类型特征定义构件的字符,再将AT结构转化为字符串;通过分析行星排字符串中制动构件和互连构件的特征,并利用组合原理设计合理的字符串综合算法,分别实现了对行星齿轮机构和AT结构的同构判别。在对AT结构进行综合的过程中,分别剔除不满足构件约束条件的行星齿轮机构字符串和AT结构字符串。通过5个算例验证了该方法的正确性和高效性。

为了提高扑翼飞行器的飞行性能,借鉴中小型鸟类的飞行运动特征,设计了一种基于空间连杆机构的新型多自由度扑翼机构。首先,通过运动学分析建立了扑翼飞行器驱动机构的运动学模型;然后,在Adams仿真软件中建立了扑翼机构仿真分析模型,对理论分析进行了验证。结果表明,所设计的驱动机构通过单自由度驱动就能够实现扑动、扭转、偏转多个自由度耦合运动。其中,上扑动极限为34.65°、下扑动极限为-29.66°,最大扭转角为15.05°,最小扭转角为-14.9°,偏转角范围为-5.01°~5.21°;输出的“8”字形轨迹与中小型鸟类飞行时的翼尖轨迹相同,具有良好的气动性能。仿真得到的运动学参数与理论计算一致,验证了理论计算的正确性。

传统扑翼飞行器模型中机翼多数是二维刚性翼,且上扑、下扑过程完全对称。为进一步改良扑翼机气动特性,利用近似柔性思想,建立多段式机翼,达到近似柔性效果,加入急回特性,延长了下扑时间;并在原有扑动、扭转两个运动的基础上加入弯曲折叠运动,提出了一种“扑动-扭转-弯曲折叠”三维模型;将建立的模型导入Xflow,改变扑翼机模型的运动参数,对扑翼飞行器模型进行气动仿真,得出了多段翼多自由度扑翼飞行器升力系数、推力系数与来流速度、扑动频率、机翼初始迎角、内翼扑动幅值之间的非线性关系。

在仿鸟扑翼飞行器的设计中,扑翼的气动特性分析对样机的制作、试飞和控制有重大影响。分析了鸟类扑翼飞行扑动特点,给出了一种简易"挥拍-扭转-弯曲折叠"多自由度运动模型,利用XFlow软件在低雷诺数非定常流场情况下对多自由度扑翼飞行器进行三维数值仿真模拟,求解在扑翼扑动作用下的周围绕流空气的流场特性,分析飞行器扑翼截面形状、扑动频率和来流速度对流场的影响。给出的仿真结果可以对扑翼飞行器的研制和改进提供理论和技术支持。

提出并研究了一种空间分布压电驱动的多自由度微定位新技术.采用多个压电驱动器的空间并列分布实现六自由度精密微定位.本文作者阐述了微定位原理,建立了载物台位姿与驱动器伸缩量之间的关系,介绍了微定位装置的构造.

为了解决以燃气轮机为动力的坦克改装试验中摄像机的固定和调节问题,设计了一种便携式多自由度可调摄像机固定架.该设计结构简单,使用灵活方便,对摄像机的固定牢固可靠.可以多角度、便捷、迅速地自由调整摄像机以获得一个理想的拍摄角度.尤其适合在汽车、坦克、装甲车、船舶等各种使用钢材的车辆、设备上使用.

针对生产线中搬运站对搬运气动机械手的要求,提出触摸屏作为上位机,PLC作为控制器,电磁阀、气缸作为驱动设备的气动机械手控制方法。重点介绍了系统气动原理、硬件构成、软件编程和触摸屏的设计,经过调试试验和应用,系统满足控制要求,具有安全性高、可靠性和稳定性好的优点。

在主轴高速旋转的情况下 为了测量主轴负载条件下的回转精度及动刚度 利用液压缸推力大的原理 设计-种多自由度液压加载实验台.该试验台有多个自由度 能够实现在多个方向加载 利用液压泵和溢流阀方便调节力的大小.该实验台可广泛应用于车床等机床的性能检测.