通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划.运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量.经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义.

制动器是商用车中的重要安全保障部件。为提高运输车辆的制动安全性,采用领从蹄式结构,设计了一种搭载冲压焊接式制动蹄的新型楔式鼓式制动器。以制动效能与制动鼓体积为目标,对新型鼓式制动器建立优化模型,基于多目标粒子群算法对新型鼓式制动器结构进行优化。引入线性递减权值法,保证算法的准确性,运用惩罚函数法处理算法中的约束问题。基于仿真分析与台架试验相结合的复合分析法,对新型鼓式制动器进行有限元分析与台架试验。结果表明,设计的新型楔式鼓式制动器结构满足设计要求,并优于同规格凸轮式鼓式制动器。

针对由脑卒中造成上肢运动功能障碍的偏瘫患者康复训练的问题,设计了一种肩关节全驱动式5自由度上肢外骨骼康复机器人。基于人机工程学与康复医学原理,确定上肢自由度和各关节的运动范围,并设计了上肢康复机器人结构;建立上肢康复机器人的运动学和动力学模型,推导了运动学和动力学方程;对所设计的上肢康复机器人进行仿真分析和工作空间分析,并对比分析了肩关节内收/外展两种运动形式。结果表明,设计的康复机器人关节运动平稳,转矩波动较小,对手臂无过大冲击,进行肩关节内收/外展的运动时间减小。验证了上肢康复机器人设计的合理性和康复过程的便捷性。

为了实现柔性硅胶隔离套能够沿预设轨迹自动撑开的功能,设计了一种基于剪式连杆机构的撑套机械手。对撑套机械手总体方案和剪式连杆机构进行设计研究,建立剪式连杆机构的运动学方程,进行撑爪杆质心运动轨迹仿真,并利用Adams仿真软件进行运动学分析。结果表明,设计的撑套机械手能够满足轨迹输出要求,撑套过程中无干涉现象且运行平稳,为下一步撑套机械手的优化设计奠定了基础。

3D打印机喷嘴的加热电偶处温度过高，将会导致大部分的温度传递到喷嘴的尾部，使得喷嘴内部的材料软化，出现材料倒流，倒流的材料回流后凝固堵塞喷嘴，影响打印效果。提高FDM工艺3D打印的散热能力，运用鳍片式散热机构对喉管处降温，辅助以风扇增加流速，使温度降低到令倒流的熔融态材料凝固。计算了鳍片式散热结构的散热量，建立鳍片式散热结构模型，运用workbench进行仿真，通过研究发现散热最佳效果的相邻散热鳍片间距与鳍片厚度比为9：1，鳍片数量在（10~12）时候散热效果最佳。使散热效果得到显著改善。

通过对现有爬楼梯轮椅爬升机构的对比分析,提出了双曲柄式爬升机构。对双曲柄式爬升机构进行设计研究,建立了双曲柄式爬升机构的运动学模型,并在此基础上对其进行了爬楼过程中运动轨迹分析。仿真结果表明,该爬升机构结构设计合理,方案可行且运行平稳,能够满足设计要求。

星轮架是电动爬楼梯轮椅爬升机构的关键部件，起到支撑齿轮和固定爬升星轮的作用。基于爬升机构的工作机理，应用SolidWorks构建了星轮架的三维参数化模型，并通过数据转换技术将模型导入ANSYSWorkbench中，完成了星轮架的有限元分析和优化设计，实现了结构优化及轻量化。

立柱是机床加工的关键零部件之一，其性能的优劣对加工精度有很大的影响。鉴于立柱和滑座(下座)结构的复杂性以及有限元WokbendhF台建模的薄弱性，采用三维软件SoltWorkSS行参数化建模，对其进行模态分析、静力学分析的研究。在静动态分析的基础上,利用有限元中DesgnExpOatOr模块对模型进行响应面分析优化，通过灵敏度分析,找到影响程度较大的关键尺寸，对关键尺寸进行优化。优化结果表明，在相同约束和受力的情况下，一阶固有频率提升4C%,质量减少98%实现了轻量化的目的，满足机床的设计要求。

为了兼顾FDM快速成型的成型质量和效率,对基于FDM的自适应分层算法进行了研究。首先对等厚度分层方法进行了分析计算,发现其弊端;其次对CAD模型进行了参数化分析,通过曲率的正负将图形表面分成了正偏差和负偏差两种情况;最后利用ABS丝材和二次开发的CURA软件,分析了不同层厚对熔融沉积快速成型制件成型质量的影响。结果表明,改进的自适应分层算法易于编程,提高了制件的成型质量,且节省了打印时间。

针对滑片泵的工作性能稳定、效率高等特点，将其应用于FDM3D打印机挤出机构之中。应用流体力学软件Fluent对滑片泵的内部流场进行分析，得到滑片泵温度场和内流域流体速度场的分布。分析结果表明滑片泵内温度分布均匀、液体流速平稳，满足FDM3D打印机的需求。分析结果对挤出机构的优化和改进具有参考价值，同时对滑片泵的创新性设计提供新的方法。