为解决传统实验教学过程中学生高阶能力培养不足的问题,设计了基于液压挖掘机的综合探究性实验。利用虚拟现实技术建立了液压挖掘机的虚拟样机,采用Multi-system 5060手持式液压测试仪、压力传感器、流量传感器等对挖掘机动作过程中的压力、流量、发动机转速进行实测。根据实测数据分析了执行元件的动作性能、压力冲击特性、压力损失特性等,完成了相关实验资源的建设,为引导学生设计及分析液压系统提供了理论和实测依据。在此基础上提出了实验实施方案,将实验分解为设备工况调研分析、回路设计、系统设计、实操优化4个环节,引导学生以小组协作的方式探究并解决真实的工程问题。

为了验证五自由度完全并联机床的设计方案和理论模型，将虚拟样机技术应用于该并联机床的设计开发过程。利用三维机械CAD软件SolidWorks建立该并联机床的虚拟样机模型，应用OLE接口技术实现了该并联机床的数控加工仿真、刀具轨迹显示验证和仿真过程中自动换刀与毛坯的自动设计，采用多体动力学仿真软件ADAMS实现了该并联机床的动力学分析和仿真。计算机仿真结果证实了理论模型的正确性，验证了设计的合理性和可靠性。

为了满足科普和教学的需要,用虚拟样机技术对我国古代传说中的指南车进行了设计与分析。机构中使用齿轮差速器对小车的转向进行补偿,使得导向杆相对于地面的转动速度始终为0,实现了实时指南的效果。仿真分析和实物制作都取得了成功,证明了结构的合理性。设计的指南车结构简单,传动件较少,易于观察和理解,适合科普和教学的需要。

为了提高工程车辆铰接式转向系统的可靠性与稳定性,以转向油缸行程差最小和最大压力最小作为优化目标,采用粒子群算法对转向机构进行了优化。基于ADAMS和AMESim软件建立了包含同轴流量放大全液压转向感觉功能的机-液联合仿真模型,研究了优化后转向系统的动力学特性。仿真结果表明,满载工况下优化使转向油缸最大压力减小了15.5%,油缸最大行程差减小了22.2%,优化效果明显。试验研究了优化后的实际运行效果,分析了转向过程的油缸压力变化和行程差。研究结果对于减小铰接转向系统的压力振摆问题,降低转向能耗、提高转向稳定性和转向路感,从而提高工程机械的转向舒适度具有重要的指导意义。

核电及核化工行业传统的吊车吊运作业不能满足废料桶堆码复杂、状态未知的情况,针对上述问题,设计了一种适合核化环境耐辐照及耐腐蚀的远距离操作关节液压机械臂,实现了对废料桶的辅助定位与扶正,满足废料桶的回取任务。为了验证设计的合理性,通过Matlab进行机械臂运动学的仿真验证,确定其工作空间,确保能满足要求;通过Adams建立机械臂与夹爪的虚拟样机模型,得到机械臂各个关节油缸的驱动力、驱动力矩,为其驱动原件选型提供参考,验证机械臂夹爪的夹持力。

利用Pro/E建立工作机构的三维实体模型,使用ADAMS建立其虚拟样机仿真模型,采用AMESim建立其液压系统的仿真模型,针对最大破碎深度作业姿态搭建了机液联合仿真模型,得到了各油缸的位移、速度和压力曲线、不同作业方式和不同负载的功率曲线、改进前后液压系统的压力特性对比曲线以及不同直径阻尼口系统的启动、制动曲线。研究表明:位移、速度和压力曲线波动幅度较小且趋势相对平稳,满足作业性能需求;在作业时间允许的前提下,应尽量选择单独作业方式和“避硬就软”的作业策略来减少功率消耗;安装直径为0.8 mm的并联阻尼器可以很好的降低液压系统的波动幅度;压力试验数据验证了所建仿真模型的准确性,所得结果为该工作机构机械系统和液压系统的参数匹配以及优化改进提供依据。

为提高管道机器人在管道内行走的安全性及可靠性,本文针对管径为457 mm的天然气运输管道,设计一款液压驱动蠕动式爬行管道检测机器人,用以对管道内壁的损伤及管体腐蚀开裂情况进行离线检测。根据管道内工况需求,利用蠕动爬行原理对管道机器人整体结构设计。计算管道机器人的驱动能力和越障能力,并采用多体动力学仿真技术对其进行分析,得出管道机器人运行过程中所能达到的最大驱动力及能够通过的最大障碍高度,并制作了物理样机并对其各项性能进行测试。结果表明:管道机器人的运动特性与理论分析结果一致,机器人运行过程平稳可靠,能够保证足够的管道通过性能及驱动能力,可实现复杂工况下的运行和检测。

根据冲压过程的特点,设计开发一种结构简单的冲压机器人.通过D-H法分析对其连杆参数利用三维实体软件与虚拟样机技术联合进行运动学仿真.为使其在运动过程能够平稳,规划其运动轨迹,使用了Step5阶跃函数编程.通过仿真得出其各个关节变量的位移,速度和加速度运动曲线,为冲压机器人的设计、优化与运动控制提供了参考数据.

以某型移动式筛分站为研究对象,利用动力学仿真软件Workbench建立其采用的新型半内藏式液压马达驱动滚筒建立虚拟样机,对其工作状态进行仿真静力学分析和疲劳分析,用理论计算得到应力的值和仿真分析计算的值比较,证明了虚拟样机的准确性。同时,验证了机构的可行性和合理性,为采用半内藏式液压马达驱动滚筒的设计提供了参考依据。

对挖掘机虚拟样机中使用的数字液压伺服缸进行仿真分析。介绍数字液压系统的工作原理．给出数字液压伺服缸的原理图和组成结构。建立数字液压伺服缸的静态模型方程和其静态刚度的求解方程。在此基础上，对建立的虚拟模型进行仿真分析，得出螺旋槽截面尺寸对静态刚度的影响曲线图。