与串联机构相比,并联机构具有刚度好、精度高、结构稳定紧凑等优点,适用于外科手术领域。提出一种可用于微创手术本体结构的两转动一移动远中心运动(Remote Center of Motion,RCM)(5R)O C-URR并联机构,具有部分运动解耦特性。建立机构位置分析模型,推导出机构位置逆解表达式;在此基础上,针对微创手术工作任务,定义机构期望工作空间。应用局部运动/力传递性能评价指标,给出机构期望工作空间内平均传递指标定义及计算方法。以平均传递指标最大化为目标,建立机构尺度参数约束优化模型,并应用加速灰狼优化(Accelerating Grey Wolf Optimization,AGWO)算法求解该问题。数值实例测试显示,AGWO算法求解约束优化问题的综合性能优于对比算法。机构优化设计结果表明,给出的优化模型和算法可行有效。研究结果为该机构的实际应用奠定了理论基础。

面向抓取和分拣等场合,提出一种新型三移动一转动2PRPaU-2PSS并联机构,对其进行了运动学分析。应用方位特征集理论分析了机构约束特性、自由度和结构耦合度;根据杆长约束条件,建立机构位置分析非线性方程组,将位置正解问题转化为求一元方程,并应用改进灰狼优化算法求解该问题;推导出机构速度和加速度正逆解解析表达式;给出机构运动学分析数值算例,根据理论模型,运用Matlab软件绘制位移、速度和加速度曲线,同时应用Adams软件进行了仿真验证。结果显示,理论分析与数字仿真结果一致,表明给出的运动学分析模型和计算方法正确可靠。

用平均屈服（MY）准则,对受线性和均布载荷共同作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得了2种载荷形式下极限载荷的解析解.两解析解均为圆板半径a,切向应力最大点半径r0以及极限弯矩的函数.第一种形式的计算结果与Tresca,Mises和TSS屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,MY准则预测的极限载荷居二者中间,并靠近Mises解.另外还讨论了圆板半径对切向应力最大点半径的影响规律.

为降低煤矿井下工作面的粉尘浓度和高温热害的影响,设计出一种以降尘为主、降温为辅的节能型低温磁化水降尘系统,并利用喷雾试验装置对该系统进行了模拟试验。结果表明:随着试验水压的增加,相对降尘率先增高后降低,磁感应强度对降尘率的影响也呈现类似趋势;当试验水压达到2～3 MPa,磁感应强度达到170 m T时,系统的磁化效果最佳。该系统实现了矿井高温工作面降温、降尘的双重目标,水的利用率也得到大幅提高。

航空发动机燃油附件中的关键零组件O型密封圈对发动机的安全工作起着至关重要的作用。采用宏微观观察、红外光谱分析(FTIR)、差示扫描(DSC)和热失重(TGA)等试验方法,对航空发动机燃油附件用O型密封圈进行分析研究,并与同批次使用前后密封圈的断口形貌及热物性进行对比。结果表明,经过550 h装机使用后的密封圈表面损伤主要由3个原因造成:起源于机械损伤引起的密封圈过载开裂;由于压力过大形成挤压开裂,并在油压的循环作用下发生疲劳开裂;由载荷和环境共同作用引起的应力老化开裂。针对相应的损伤模式提出装配时注意密封件方向、改变密封圈安装槽结构、换用全氟醚橡胶密封圈等改进措施。

为了提高井控半封闸板防喷器(blowout preventer,BOP)安全性能,对现役的半封闸板防喷器进行了失效分析及密封性能评价,完成了闸板体的表征测试以及材料拉伸和冲击试验,通过溢流关井时半封闸板受力分析,基于闸板体材料应力应变测试数据,建立了全尺寸半封闸板防喷器模型,在井下高压流体和油缸压力复合载荷下对闸板体和密封胶芯的力学性能进行了仿真研究。结果表明:当油缸压力超过9.4 MPa,闸板本体的凹槽根部刚好进入屈服变形,最大等效应力发生在闸板本体的凹槽根部,导致闸板体过早断裂失效。胶芯与闸板上端接触区域的应力集中最为明显,可见由于复合载荷的作用,胶芯上部受到挤压作用,产生严重变形,进而失去密封能力。最后提出了减小闸板应力集中的措施。研究成果为溢流情况下半封闸板防喷器的安全操作提供指导依据。

以TC4钛合金螺栓搓丝成型过程为研究对象,利用ABAQUS有限元软件进行仿真分析,得到切向速度、径向进给速度和摩擦因数对螺纹成型质量的影响规律。结果表明:搓丝板切向速度和摩擦因数对螺纹成型质量有显著影响,而径向进给速度对螺纹成型质量影响很小;切向速度低于300 mm/s时螺纹成型质量较好,高于300 mm/s时成型质量较差;随着摩擦因数的增大,螺纹成型质量先变好后变差。通过对比分析,确定TC4钛合金最优的螺纹搓丝成型参数为切向速度300 mm/s、摩擦因数0.3~0.4。所得出的结论可为企业TC4钛合金螺纹搓丝成型工艺参数的选择提供参考。

针对滚动轴承故障诊断时频特征自适应提取与智能诊断问题,提出了一种基于卷积神经网络(Convolution Neural Network,CNN)和离散小波变换(Discrete Wavelet Transform,DWT)的滚动轴承故障诊断方法。首先应用离散小波变换将信号时频特征充分展现,构造出时频矩阵;然后再利用卷积神经网络的多层特征提取网络对输入信号进行分级表达,将时频矩阵低层信号特征逐层变换形成抽象的深层特征,以获取原信号时频信息的分布式特征表达。最后在特征输出层后端添加softmax多分类器,利用反向传播(Backpropagation,BP)逐层微调结构参数,建立特征空间到故障空间的映射以生成合适的分类器,从而实现滚动轴承故障诊断。通过对不同故障类型、不同损伤程度以及不同工况下的滚动轴承进行故障诊断实验,结果证明了所提方法的可行性与有效性,并具有较好的泛化能力和稳健性。

针对旋转机械运行转速波动导致信息获取及诊断决策困难问题,以非平稳信号的瞬时频率估计为切人点,结合快速路径优化算法进行非平稳信号的瞬时频率估计,以实现转速波动信息的准确获取。基于参数化时频分析理论的短时阶比原理,依据估计的振动信号瞬时频率变化函数构造匹配旋转算子,将转速波动信号的时频特征进行旋转,获得各时频窗内的短时阶次谱,进而完整保留转速波动信号的瞬态信息。仿真及实验结果表明,该方法可以准确提取出旋转机械转速波动工况下的状态信息及故障特征,为后续故障精密诊断奠定基础。

舵机是船舶重要的液压装置。舵机液压缸的压力是重要的舵机参数，直接关系到舵机的安全性能和操纵性能。本文建立了船舶航行过程中不同航速下舵机液压和舵角的关系，为船舶操纵人员提供重要的技术参考。