为了帮助宇航员进行对抗失重锻炼,提出一种基于弹簧机构的新型抗阻力训练器。该抗阻力训练器利用弹簧的弹性势能模拟人体在地面活动时所受的重力负载,其核心是一套无动力的被动弹簧机构。通过分析系统的静态力平衡关系和系统势能,提出该抗阻力训练器的设定条件,从而推导弹簧刚度系数的计算依据。为了评价该抗阻力训练器的动态特性,建立该抗阻力...
基于柔性铰链的传动及导向原理,提出一种单自由度对称驱动、导向及转换的直线转换为回转的微动回转机构;机构具有中心对称性,通过铰链对压电致动器的微动直线运动进行导向,将直线运动转换为回转运动,平衡转换过程中产生的横向力及力矩;在建立机构运动学模型的基础上进行运动学分析,推导机构的直线运动输入Δu与回转运动输出Δθ的函数关系;运用有限...
针对新型耦合机器人与常见并联机器人机构结构的迥异性,提出一种适应多环耦合机构末端件约束分析和自由度计算的新方法,此方法的主要思路是将多环耦合机构转化为并联机构。提出机构拆分原则,将连接输入和输出的部分拆分为多个独立单元体。应用螺旋理论逐一分析拆分出的单元体中各个耦合节点构件相对于机架的独立运动,将含耦合结构的独立单元体等...
1T2R三自由度并联机构具有1个移动自由度和2个转动自由度,应用十分广泛。如何从大量的1T2R三自由度并联机构构型中遴选出具有工程应用价值的机型,具有重要的实际意义。运用基于螺旋理论的运动/力传递性能指标对3-PRRU、2-PRU-PRRU和2-PRS-PRRU三种1T2R并联机构进行构型优选,这里P表示移动副,R表示转动副,U表示万向铰。根据三种机构的运动学反解...
末端同时具有平移和转动自由度的机器人雅可比矩阵量纲不统一,导致灵活性指标计算困难,针对此问题提出一种简洁有效的基于可变加权矩阵的雅可比矩阵规范化方法。分析现有规范化方法的原理和不足,根据机器人灵活性的本质意义,提出使对应末端两类速度的雅可比矩阵行矢量有效相对化是雅可比矩阵规范化的核心问题。从雅可比矩阵条件数的定义和各向同...
对三平移并联机构（3T并联机构）,提出一种冗余驱动支链的综合方法。采用螺旋理论,分析出3T并联机构发生内部奇异的所有可能情况;根据螺旋系线性相关性和并联机构不发生奇异的条件,系统综合出能消除3T并联机构内部奇异的冗余驱动支链类型,并针对不同的支链约束螺旋系和自由度,分别给出相应的冗余驱动支链位置和条数;利用该方法对消除3-RRUR内部...
1.项目简介 针对目前超高分子量聚乙烯（UHMWPE）人工关节软骨材料在实际应用中存在的问题和缺陷,本项目采用力学和摩擦学性能优异的石墨烯作为增强相,从材料组分和结构控制入手,设计和制备新型的石墨烯/UHMWPE人工骨关节材料,考察材料微观结构、力学性能和生物相容性，重点考察在常规环境和模拟人体体液环境中，复合材料在不同摩擦工况条件以及...
航空发动机叶片是航空发动机重要零件之一,常常因共振而导致断裂失效。传统航空发动机叶片的振动特性分析普遍基于零次近似耦合动力学模型,该模型忽略了动力刚化项,得到的结果具有一定局限性。为了更加准确地分析高速转动的航空发动机叶片的振动特性,对叶片刚柔耦合动力学问题进行了研究。将叶片简化为柔性薄板,考虑面外变形和面内变形,并计入了...
为了研究激振频率对可倾瓦推力轴承动特性的影响,提出考虑激振频率的动特性建模方法和试验方法。依据可倾瓦轴承刚度和阻尼定义,将激振频率引入可倾瓦推力轴承动特性计算过程,通过建立轴向扰动下的膜厚方程、雷诺方程及瓦块运动方程,推导出包含激振频率的可倾瓦推力轴承动特性数学模型,计算分析刚度和阻尼随扰动频率（激振频率与主轴转频的比值...
为消除循环对称结构有限元模态分析和试验模态分析对应重根模态振型之间的夹角误差,实现模态相关性的准确定量分析,基于模态振型方程,揭示不同模态模型重根模态振型夹角误差产生机理,提出修正循环对称结构模态振型相关性的新方法。计算各阶重根模态有限元模态振型与试验模态振型间互模态置信准则（Cross modal assurance criterion,Cross MAC）...
针对液体静压转台在承受偏载运行时,转台上下导轨面易发生刮擦的现象,为解决传统解析计算方法难以建立偏载静压转台转动状态下承载力及倾覆力矩数学模型,且传统CFD计算方法无法实现对几何边界运动变化的流体域进行建模计算的难题,提出偏载液体静压转台旋转工况下承载力及倾覆力矩动网格计算方法。该方法采用自定义程序实现对静压转台旋转时油膜...
采用静电方法对滚动轴承进行在线监测以及退化评估的研究。在滚动轴承寿命强化试验机平台上,使用自研磨损区域静电传感器对滚动轴承进行在线监测,通过多组试验采集得到滚动轴承磨损静电信号,在对滚动轴承磨损过程静电产生机理分析的基础上,进行静电信号的特征提取,通过加速疲劳全寿命周期试验进行滚动轴承性能退化评估,并与振动信号与温度信号进...
对板坯连铸机中板坯（坯壳）的鼓肚变形问题,考虑了坯壳在高温下呈现黏弹性性态以及弹性变形与黏性变形的耦合特性,提出了连铸板坯鼓肚变形的四边固支黏弹性矩形板模型。根据Laplace变换和弹性-黏弹性相应原理,导出了黏弹性板柸在拉氏域内的四阶偏微分方程,再将其导入拉氏域内的哈密顿正则方程。对全状态矢量利用分离变量法、本征函数展开法、共...
将螺栓连接支承面接触问题简化为集中载荷和力矩耦合作用的有限刚度平头压模接触问题,利用BOGY特征值方程,分析双材料界面端应力奇异性发生的几何条件;依据GLADWELL接触力学理论,构建集中载荷和力矩耦合作用下平头压模接触压力计算模型,利用此模型分析螺栓预紧力、装配间隙和被连接件材料对螺栓连接支承面接触压力分布的影响规律。结果表明：在...
在考虑粗糙实体弹塑性变形、热力耦合、微凸体间相互作用和摩擦热流耦合等影响下,运用有限元法数值模拟具有三维分形特性的粗糙面与刚性平面间滑动摩擦过程,分析了粗糙实体接触凸点塑性变形随深度变化情况。发现：在速度的突变和闪点温度形成时,摩擦接触表层等效塑性应变增大明显;在这一摩擦表层,过不同接触点的纵向剖面塑性应变沿深度分布不同...
建立角接触球轴承的几何和数学模型,综合考虑几种不同轴承材料的弹流润滑性能,求得套圈采用Si3N4、滚球体采用GCr15的角接触球轴承的热弹流润滑完全数值解。在此基础上,进一步考虑角接触球轴承的几项重要基本参数（密合度、钢球数目等）及接触角随轴向载荷的变化对弹流润滑性能的影响。对轴承在承受纯轴向载荷作用下的热弹流润滑完全数值解进行...
聚醚水溶液是水基润滑液的重要研究方向之一。为改善水的摩擦学性能,选取蓖麻油聚氧乙烯醚系列中的EL-60（Cremophor EL-60）和三乙醇胺硼酸酯（Boric acid triethanolamine,BN）作为添加剂,并对相关溶液进行对比分析研究,同时对两种物质对水溶液摩擦学特性的影响进行了一定论述。EL-60是一种性能良好的表面活性剂,能够充分吸附在金属表面,形成...
三维（3D）打印是当今科研界乃至商业界的一大热点,被认为是第三次工业革命或制造业的新突破点。人体器官打印已被当做概念股炒作上市,吸引了无数人的注意。但器官3D打印还处于刚刚起步阶段,需要做的工作很多。尤其是复杂器官打印面临着巨大的困难和挑战。其中最主要的一个挑战就是分支血管和神经系统的快速构建。近年来已经有大批优秀的科研工...
1.项目简介 动力耦合器（PSD）是基于差速耦合的混联式传动系的核心部件,本项目针对其长期工作在高转速条件下,力、热、润滑流体相互作用,容易产生发热量大、热平衡失调、高温磨损与疲劳失效等问题,提出了多场耦合条件下PSD的设计方法体系。项目面向HEV多动力源之间的不同响应特性,研究了三个动力源匹配关系与整车运行模式切换策略;为准确再现PS...
数控机床在整个加工空间中的不同位姿下,其运动精度的变化对机床的工作精度与效率的提高有着重要影响。定义运动精度稳定性,并提出利用闭环传递函数的灵敏度研究数控机床运动精度稳定性的方法。建立双惯量进给系统模型,针对解析求解的复杂性,使用渐近线近似法求取闭环传递函数关于传动刚度的灵敏度函数,揭示半闭环/全闭环下灵敏度函数的显著不同...
桥式起重机主梁长度方向尺寸远大于高度和宽度方向,常规的拓扑优化方法无法获得清晰的、周期性的拓扑形式或求解困难。为了实现桥式起重机主梁的拓扑优化,得到具有周期性的、易于加工的结构拓扑形式。把主梁优化域划分成若干个子域,构建子域与优化域之间的关系。建立以优化域内单元相对密度为设计变量、以体积约束下最小柔度为目标函数的主梁周...
网格质量是影响有限元分析结果准确性和可靠性的关键因素之一。为了提高六面体网格的质量,提出一种局部到整体的六面体网格质量优化算法。针对每个六面体单元采用双八面体几何变换进行局部规则化操作,得到高质量的规则六面体网格。在此基础上,通过迭代优化一个二次能量函数,对规则化后的网格进行整体拼接和优化,该能量函数由节点内力和表面几何...
针对当前连续体结构优化所面临的有限元模型与CAD模型转换困难,产品设计意图和结构工艺在优化过程中难以保持等问题,研究了面向CAD系统的连续体结构形状与拓扑优化方法。通过分析CAD几何表达和CAE网格划分特点,采用欧拉网格和扩展有限元法,建立面向结构优化的CAD/CAE模型融合机制;而后基于连续体物质导数,推导了CAD直接建模操作敏度,驱动CAD实体...
非均质产品具有非常广泛的运用,面向材料反求构建非均质产品模型,能更好地设计出材料符合实际分布的非均质产品。利用CT扫描提供的原始数据,经过提取得到具有灰度信息的点云数据,提供非均质产品几何和材料空间构造原始信息。通过体参数化方法实现模型几何空间构造,通过对灰度值的参数化实现材料空间构造;通过求解一个二次型优化问题,将材料空间...
1.项目简介 复杂产品开发是融合多领域知识的协同创新设计过程,同时也是动态知识融合与更新过程。本课题围绕我国重点行业复杂产品开发过程中的创新设计问题,研究了广义知识融合与协同创新设计双向驱动理论与方法。包括：领域层、协调层和决策层广义知识融合、知识融合对协同创新设计的正向驱动、基于控制论的协同创新设计对知识融合的反向驱动...
微磨削加工是微尺度加工领域的一种重要的加工方法。基于铝合金Al6061建立微磨削力热特性的理论模型。设计铝合金Al6061材料的微磨削单因素试验,分析试验结果得出不同磨削参数对微磨削力和磨削温度影响规律。针对不同的磨削深度,研究微磨削表面温度和表面下不同深度位置的温度分布情况,并对加工表面进行热烧伤检测。根据试验数据结果对所建立微...
应用机械冲击理论分析重型硬质合金车刀冲击断裂过程,并确立其产生冲击断裂的临界条件;采用有限元仿真的方法,分析研究重型硬质合金车刀冲击断裂产生机理及破损形式,并通过冲击试验揭示硬质合金车刀冲击断裂规律。对重型硬质合金车刀疲劳行为进行研究,通过有限元仿真分析方法,提出动态载荷下硬质合金疲劳断裂产生机制,并给出硬质合金疲劳断裂的...
精密电解加工是剃须刀网罩上微尺度阵列弧形群缝的首选加工工艺,为提高电解加工精度和加工过程稳定性,基于电场分析,优化了工具阴极凸起宽度、凸起高度关键尺寸的设计;基于对流场的数值分析,优化设计了电解液流道结构,优选了电解液进出口压力参数,消除了流道内可能存在的缺液区和流线交叉区域,并据此研制了专用工装夹具。通过工艺试验,研究了端...
基于不同激光功率线烧蚀试验,研究激光偏振模式对烧蚀线宽度及表面形貌特征的影响。结合线烧蚀优化参数,开展不同线重叠率δ的面烧蚀试验,利用表面轮廓仪进行烧蚀表面粗糙度分析;建立扫描速度和线重叠率对残留高度影响的关系表达式,并进行计算分析。研究表明,当线偏振方向平行于扫描方向时,线偏振光烧蚀线质量优于圆偏振光,且其烧蚀线宽比圆偏振...
在激光电化学复合微细加工系统中,利用透光导电的氧化铟锡（Indium tin oxide,ITO）导电玻璃作为工具阴极,引入激光辐照能量,保证了激光电化学体系的高效复合。采用脉冲激光辐照和电化学溶解蚀除的方法对铝合金进行了加工试验,工件表面在均匀电场作用下所形成的钝化膜,在激光定域辐照的热力冲击作用下被破坏,使基体材料发生电化学反应,而非辐照...
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