关节是仿生机器人机械系统的基本组成元素。在面向环境交互的仿生机器人系统中,关节的质量、体积以及功/重比直接影响系统的工作性能。与传统的电气、液压驱动方式相比,采用气动肌腱的驱动方式具有质量小、体积小和高功/重比等优势,具有广阔的应用前景。从功能仿生角度出发,在分析人体肘关节骨骼结构特点和肌肉发力方式的基础上,设计一种基于气...
水陆两栖可变形机器人是一种兼具变形能力与两栖环境适应能力的新型移动机器人。在其机构设计中,结构参数直接影响该机器人在任务环境中的各项机动性能。针对水陆两栖可变形机器人工作环境复杂性和任务多变性,提出一种基于多目标遗传算法的机器人结构参数设计方法,以得到该型机器人在两栖环境中的最优的综合性能。在水陆两栖可变形机器人陆地环...
机械臂的逆运动学问题可转化为等效的最小化优化问题,并采用数值优化方法求解。提出一种基于类电磁机制（Electromagnetism-like mechanism,EM）和模式搜索（Pattern search,PS）数值求解机械臂逆运动学问题的混合类电磁机制算法（Hybrid electromagnetism-like mechanism,HEM）。该方法利用修改的类电磁机制（Revised electromagnetism-like me...
并联髋关节试验机的核心运动模块采用3SPS＋1PS空间并联机构,由定、动平台及连接两平台的3根SPS支链和1根PS支链构成,具有3转动自由度和1平动自由度。并联机构的奇异特性对其工作性能有着重要影响,因而须对该髋关节试验机的相关性质进行研究。建立基于Rodrigues参数的机构静力学模型,得到静力学转换矩阵的一般表达式,并推导出与6条用于Grassmann...
绳索的柔性与套索接触面间摩擦力使套索传动呈非线性,为实现套索精密传动,建立空间任意曲线状套索力和位移传动特性的静态模型和动态模型。结合LuGre动态摩擦模型进行动态模型仿真分析,搭建套索传动特性研究试验台,试验结果与静态模型分析及动态模型仿真结果吻合。结果表明：套索力和位移输入输出关系中的死区、迟滞、方向依赖性等非线性特性与...
结合大陆科学钻探钻机的施工要求,设计钻杆自动传送系统,系统具有结构简单、动作可靠、易于控制等优点,能够代替人工完成在钻井起下钻作业过程中的钻杆夹持、提升、下放、平移和回转等操作,实现钻具的自动输送及排放。介绍钻杆自动传送系统的结构组成、工作原理及系统的动作流程。对系统模型进行运动学理论分析,建立系统的D-H坐标系,通过分析求...
工作面刮板输送机是关键的煤矿综采设备之一,其采用圆环链传动实现对开采煤炭的输送,具有大载荷、高功率、长距离等特点。通过有限段法将刮板输送机的圆环链传动系统离散成Kelvin-Vogit模型,重点考虑其纵向动力学特性,利用Matlab/Simulink建立考虑链传动预紧力和双电动机驱动的系统动力学仿真模型。基于非线性有限元软件Abaqus分析链轮和链环的...
建立含间隙多自由度轧机传动系统非线性扭振动力学模型,通过坐标变换将非线性方程组解耦成独立方程,采用改进的林滋泰德—庞加莱法（Modified Lindstedt-Poincare,MLP）法求解轧制负载摩擦和外扰激励下非线性系统的解析近似解,并运用MLP法与多尺度法相结合的方法得到该系统的分岔响应方程。采用奇异性理论研究系统在非自治情形下的分岔特性,得到...
作为一种高效的无损检测方法,漏磁检测已被广泛应用于各种铁磁性材料的缺陷检测与评估中,特别在自动化钢管探伤上优势显著。迄今为止,漏磁检测研究已接近100年,随着探伤需求的增加,检测指标的提高,漏磁检测方法的深入研究和新原理的发现具有重要的理论意义,同时也是寻求钢管漏磁无损检测新方法的途径之一。
将受到井下复杂扰动力矩作用的惯导伺服平台稳定控制在某一特定方位角度,是推靠式全旋转导向钻井系统实现准确导向的关键,但该平台对作用力矩非常敏感,小的扰动即可使其振荡失稳甚至单向旋转。通过对平台主要作用力矩的分析,建立一个考虑摩擦、水力冲击、质量分布偏心、安装误差偏心和涡轮电动机电磁作用等作用力矩的非线性动力学模型。基于该模...
为提高开放式伺服系统的动态性能,使其具有良好的适应能力,提出一种基于LuGre模型的自适应摩擦补偿方法。建立开放式伺服系统的动力学模型,并通过LuGre模型来描述系统的摩擦特性。考虑到摩擦模型的参数会随系统变化而发生改变,采用Backstepping方法设计自适应摩擦补偿控制器,并采用Lyapunov定理证明系统的全局渐进稳定性。通过可编程多轴控制器...
为提高数控机床主轴传动系统润滑不良故障的预测能力和预知性维护能力,针对现有故障预测方法的局限性以及主轴零部件耦合、故障并发等特征,提出一种基于故障先兆判定模型和动态置信度匹配的主轴润滑故障预测方法。根据关联程度约简故障先兆表征参数,基于故障历史数据集定义故障先兆状态序列,结合小波分析和概率神经网络技术构建故障先兆判定模型...
以核主泵（Reactor coolant pumps,RCP）用流体静压型机械密封（Hydrostatic mechanical seal,HS-MS）为研究对象,考虑辅助密封圈的影响,采用MSC Marc有限元软件建立完整的动环组件非线性二维轴对称有限元模型,给出合理的动环简化边界约束条件;在此基础上,考虑密封端面间流体薄膜中液体的黏温与黏压效应,建立核主泵用流体静压型机械密封的多场耦...
采用粘结法在LZ50钢表面制备MoS2固体润滑涂层,研究MoS2涂层及LZ50钢基体在干态不同角位移幅值下的转动微动磨损行为。在分析转动微动动力学特性的同时,结合光学显微镜、扫描电子显微镜、电子能谱仪以及轮廓仪对磨痕形貌进行微观分析。结果表明：涂层和基体的转动微动运行区域仅呈现部分滑移区（Partial slip regime,PSR）和滑移区（Slip regime...
依据分形理论,考虑微凸体变形特征及摩擦作用的影响建立滑动摩擦表面接触力学模型。采用一个三次多项式来表达弹塑性变形微凸体的接触压力与接触面积的关系,从而满足在变形状态转变临界点处的微凸体接触面积与接触压力转化皆是连续和光滑的条件。推导出滑动摩擦表面临界弹性变形微接触面积、临界塑性变形微接触面积、量纲一真实接触面积的数学表...
针对自由曲面四轴加工中复杂刀具运动导致的干涉和刀具运动不连续等现象,提出一种基于临界约束的刀轴优化方法。基于刀具与工件约束曲面之间的相对位置关系,利用曲线上的点搜索算法确定切触点处的临界刀轴矢量,并计算当前切触点刀轴摆动的可行域;以切削行内所有切触点的刀轴可行域为基础,建立当前切削行内无干涉且相邻刀轴变化最小的刀轴矢量优...
根据天然生物与生俱有的高效散热原理,设计三种可抑制温升,从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘,并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS,研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下,温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明,仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中,从而可减小由于循环应力而导致的...
CAD系统中广泛采用Bézier,B-spline描述复杂的几何形状,而传统有限元则采用完全不同的插值函数来描述分析模型,对几何形状的不同描述导致由CAD模型转换为有限元模型非常困难,且带来模型上的不一致。研究Bézier和B-spline曲线离散为绝对结点坐标列式（Absolute nodal coordinate formulation,ANCF）有限单元的方法,建立Bézier和B-spline曲线与ANC...
设计原理（Design rationale,DR）信息对于产品设计重用、设计推理和设计评价等有非常重要的作用。在基于问题信息系统（Issue-based information system,IBIS）模型基础上,提出一个新的基于本体的产品DR语义表达模型——ISAA模型。ISAA模型将基于本体的语义表达模式引入到DR信息表达中,并扩充IBIS表达的概念元素;基于本体定义问题、解决方案、...
土压平衡（Earth pressure balance,EPB）盾构刀盘的开口率及开口分布特征的设计是刀盘地质适应性设计的关键技术之一,直接影响开挖渣土的流动性及盾构的掘进效率。针对不同掘进地质条件下盾构刀盘开口设计的复杂性问题,利用刀盘切削渣土被改良为＂塑性流变状态＂的特性,运用计算流体动力学（Computational fluid dynamics,CFD）理论,建立包括渣...
近年来纳米结构的设计与研究，己广泛的被讨论与应用，本论文利用表面电浆光学的原理，设计与制造次波长奈米金属结构，提出了以银和氧化铝．铝-氧化铝的次波长圆环结构，在研究中发现，当光束经过次波长圆环结构时.
基于事件的规划与控制系统是以非时间运动参考变量作为系统的描述参数,其相关理论内容包括系统的稳定性分析、能控能观性分析等都需要深入研究。针对某一类输入仿射非线性系统,利用非线性系统的反馈线性化理论证明基于事件控制的能控性问题,并在此基础之上利用非线性微分几何理论的能控分布和能观协分布基本概念研究非完整约束系统的基于事件控...
微机电系统（Micro electromechanical systems,MEMS）的快速发展与产品微型化的发展趋势对微细结构表面（包括微孔、微槽和微棱柱/锥等）的加工质量提出了更高的要求,为了提高微细结构表面的加工质量,提出一种磨粒辅助放电加工（Electrodischarge machining,EDM）与电化学加工（Electro chemical machining,ECM）复合加工新方法,通过建立微加工...
点磨削属于外圆磨削技术的一种,其砂轮与工件轴线之间存在变量夹角α,加工过程中磨粒的运动轨迹发生改变。为探索α对工件表面粗糙度的影响,利用砂轮与工件之间的运动关系及坐标转化,将磨粒运动函数等效为抛物线,得出点磨削的切削路径。基于砂轮表面磨粒分布状态,沿砂轮轴向扩展有效干涉痕迹,得到工件的三维几何仿真形貌。将45钢淬火后作为工件材...
为实现在线抑制铣削颤振,对颤振领域常用的传感器监控技术,尤其是三向切削力和振动加速度传感器的各向分量在颤振监控过程中的时域和频域敏感信号特征进行试验研究。针对监控的颤振敏感信号频域特性,研究快速傅里叶变换技术对信号有效信息的在线提取技术。对自激颤振的机理进行分析,建立颤振频率与主轴转速间的关系模型,为实现变主轴转速抑制自...
KH2PO4（KDP）晶体具有优质的非线性光学特性，是目前唯一可用作惯性约束核聚变（ICF）装置中激光倍频和电光开关的晶体材料。KDP晶体具有很强的吸湿潮解性，且硬度较低（莫氏2．5）。目前，国内外广泛采用单点金刚石飞刀切削方法进行KDP晶体超精密加工，然而，加工后晶体表面留有小尺度波纹，严重影响了系统输出的光束质量。
针对液体动静压轴承支撑的超高速磨削主轴系统工作的特殊性,在机床工作过程中,主轴高速旋转,动静压轴承的支撑刚度随转速动态变化。为了解主轴系统工作过程中的动态特性,应用Flunent软件求解液体动静压轴承的动态支撑刚度,而后在此基础上利用有限元分析软件ANSYS建立超高速磨床主轴系统的三维有限元模型,并对其进行模态分析,得到了各阶固有频率...
轴向切削深度和径向切削宽度是铣削仿真模型求解的几何边界条件,也称为啮合几何参数。根据对啮合参数提取的三类途径的比较,针对直接布尔操作途径仿真效率低的问题,运用集合论描述了实体法铣削仿真中模拟材料去除的布尔运算过程,从时间复杂性角度分析影响实体法铣削仿真效率的因素,提出改善仿真运行效率的4种途径;在此基础上,从几何造型和切削过...
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