对踝关节功能损伤的患者，尤其是中风患者来讲，踝关节的康复是一项非常困难的问题。针对此提出一种新型并联式解耦踝关节康复机构，并基于中医康复疗法引入踝关节康复机构需要注重牵引功能的设计思路。所提出的机构能够同时实现单独转动康复（背屈、跖屈，外展、内收）和在牵引下转动的康复过程；利用螺旋理论分析机构在任意位姿下的自由度性质...
重型车湿式桥传动系统能量流动与损耗研究是车辆经济性、安全性及动力性的基础。现有研究主要简单分析单工况下齿轮箱的能量损耗，缺乏复杂工况下基于人车路的传动系统能量流耗精细综合研究。针对典型重型车辆循环作业下的湿式桥传动系统能量流耗进行综合分析，建立不同能量损耗类型的数学模型。考虑车辆循环作业能量流耗影响因素，基于键合图理...
为防止机器人在运动过程中与人相撞，提高机器人运动的安全性，提出一种基于危险指数最小化的机器人安全运动规划方法。该运动规划方法把机器人的运动分为全局安全路径规划、在线实时安全轨迹规划、实时避碰控制和目标再搜索等四个阶段。基于人机之间的距离、机器人惯量、人机之间相对运动速度等因素，对每一阶段进行危险程度的评估，得到危险指...
基于Newton法的迭代搜索算法是求解并联机构位置正解的重要数值算法，但是在其每一步的迭代过程中都需要构造机构的Jacobian矩阵。在Newton法的基础上，将拟Newton法应用于并联机构的位置正解求解，该方法用当前的函数值代替Jacobian 矩阵，能够减小每一迭代步的计算量。定义机构的虚工作空间，并分析6-RUS这一类并联机构虚工作空间受限的原因及...
分析漂浮基双臂空间机器人捕获非合作目标所受的冲击影响效应，及捕获后空间机器人和目标组成的闭链混合系统对目标夹持内力和位形的鲁棒镇定控制。将捕获目标过程视为两机械臂末端与目标碰撞前、碰撞过程和碰撞后三个阶段。在碰撞前空间机器人和目标是分离的两分体系统，利用第二类拉格朗日方程建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学模型。在机...
为准确评估人体自身因素对人工髋关节稳定性的影响程度，以人工髋关节稳定性为控制目标，考虑人体骨头密度、人体质量、行走步长、身高与抬脚高度等5个因素，运用人体生物力学与弹性力学知识，建立人工髋关节微动位移数学模型。基于敏感性分析原理，在 Matlab 中绘制控制目标对各影响因素的敏感度曲线图，并对结果进行数据拟合得到各影响因素的...
针对爬壁机器人现有吸附方式的不足，提出一种电极吸附的新方法。对电极吸附技术的吸附机理进行分析，并根据爬壁机器人的应用特点，提出电极阵列式吸附结构——共面梳状交叉电极阵列。针对该阵列结构，基于有限元分析方法，构建吸附力输出模型，并结合量子粒子群优化算法，以电极吸附阵列吸附力输出的最大化为目标，对电极阵列布局的参数进行优...
提出为实现小型四旋翼无人机自主飞行控制，设计一种基于视觉的飞行控制方法，并搭建嵌入式控制架构飞行试验平台。在控制过程中，光流信息与姿态角信息进行融合用于估计无人机水平位置信息，利用获取到的水平位置信息作为内外环结构的比例微分积分（Proportion integration differentiation, PID）控制器外环反馈信息。不同于传统的基于地面站...
为计算不同边界条件下旋转薄壁短圆柱壳的强迫振动响应特性，在总结前人所提出的两端简支边界条件下旋转有限长圆柱壳自由振动和谐波激励响应计算方法基础上，基于梁函数法，在位移函数的轴向引入含有不同边界条件特征的模态函数，从而得以求解。基于Love壳体理论，利用Hamilton原理建立了旋转薄壁短圆柱壳的振动微分方程，并利用Galerkin法进行...
在保证精度的条件下，为了提高航空发动机动态特性分析的计算效率，针对传统混合界面子结构模态综合法（Hybrid interface substructural component modal synthesis method, HISCMSM）综合后还可能存在计算量大的问题，提出一种改进的HISCMSM。该方法将综合后的模型进一步减缩，建立了叶片＋的组合结构的参数化模型，对各个子结构建立有限...
针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题，研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性，提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学（Computational fluid dynamics, CFD）计算结果进行傅里叶变换，获得其频率、幅值与相位特征，重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相...
时间-频率联合非平稳激励下非线性随机动力系统响应一直是随机振动理论关注的重点。基于在时间-频率子域上对非线性系统实施统计线性化，得到了非线性系统在一般随机动力激励下响应的演变功率谱密度。利用周期广义谐和小波及其联系系数，建立线性系统响应与输入功率谱之间的关系。通过对运动方程中非线性项在时间-频率子域上的统计线性化，得到...
将灰自助原理融入泊松过程，提出灰自助泊松方法，以预测滚动轴承振动性能可靠性的变异过程。凭借时间序列的计数过程，在短时间区间内获取轴承振动表现出的变异强度的极少量原始信息；经过对变异强度原始信息的自助再抽样，模拟出变异强度的大量生成信息；用灰预测模型处理生成信息，获取变异强度估计值；用泊松过程表征可靠性函数，实时预测轴...
为了提高对主动约束阻尼梁的减振效率和稳定性，依据能量法和有限元法建立压电约束阻尼梁的动力学模型，应用Ritz法缩减了系统模型，根据模型特点采用加速度二级反馈减振控制，并对控制系统Lyapunov方程的稳定性进行了证明，基于此提出一种分段线性二次规划（Piecewise linear quadratic programming, PLQR）自适应减振控制方法。通过对多种控制...
本论文主要研究内容包括：①研究了飞秒激光微加工的特点，在石英玻璃和光敏玻璃上加工出高质量微结构；针对近红外飞秒激光制备长周期光纤光栅（long period fiber grating，LPFG）时存在的焦点与纤芯相对位置难调、信号较弱等缺陷，提出一种改进的加工方法并利用飞秒激光加工了高性能LPFG；针对光纤光栅传感器灵敏度低、易受环境因素交叉敏感...
建立了风能转换系统传动部分的故障数学模型，并且在未知干扰情况下构造了自适应故障观测器，用以检测风能转换系统传动部分的故障，并对该故障进行自适应估计。设计了主动容错控制器来保证发生故障时风能转换系统传动部分的稳定性以及可靠运行，并给出各部分详细的稳定性证明。通过对主传动链不同故障类型的仿真，表明了自适应故障诊断及主动容...
近几年来，在金属板材冲压成形工艺中辅以热处理工艺发展出一些新的成形工艺（即热辅助成形工艺），不但能提高金属板材的成形能力，还能够可控地改善成形后零件的使用性能，是实现对零件成形过程中的“控性”的一个重要途径。然而，目前还没有系统完善的金属板材热辅助塑性成形理论体系用于支撑该项技术的发展和应用。
机床热误差的产生不可避免，热误差在机床的总误差源中又占有较大比重。如何合理地对机床热误差进行建模，并以此为基础实现热误差的避免与补偿十分关键。在过去三十年里，众多国内外学者针对热误差的建模方法进行了探究，基于建模方法的不同可分为两类：经验热误差建模方法与理论热误差建模方法。经验热误差建模方法主要应用于机床热误差的补偿...
板翅式换热器是空气分离系统中实现冷凝、液化、蒸发等热量交换的关键装备，具有小温差不稳定传热、二次传热、允许阻力小、多股流物性变化激烈的显著特点。已有设计方法难以解决大型化引起的通道负荷不均、通道偏流失匀、工质流阻增加、换热效率下降问题。为此，提出了一种大型空分板翅换热器性能强化的逐流段设计方法。根据空分工艺流程，按多...
工程设计中处理约束优化常采用罚函数法，但其优化结果敏感于惩罚因子，针对特定的实际问题往往需要多次试验以得到合适的罚因子取值。为了避免反复的参数选取测试过程，将过滤器约束处理机制和粒子群优化（Particle swarm optimization, PSO）相结合用于求解约束优化问题。过滤器方法基于多目标规划中的支配思想，以一组互不支配点所对应的目标...
当工程中的滑动摩擦副表面间的间隙为恒定时，不满足动压润滑充要条件中的收敛楔要求；其润滑状态取决于表面织构分布即 Abbott 支撑面积曲线；为此，论文基于仿生原理，结合水生物表面特征，设计了类仿生网格结构表面，以微循环动压峰补偿恒间隙无宏观动压润滑的不足，并以此揭示微循环润滑效应及其局域失效机理；研究得到国家自然科学基金的资...
随着结构拓扑优化理论的成熟及其在工程中的广泛应用，大多数商用CAE软件都相继开发了结构拓扑优化模块。为了开发一款既能满足工程方面的实用性需求，又能满足科研方面的开放性需求的拓扑优化系统。基于具有良好开放性和灵活扩展性的SiPESC平台，采用面向对象的软件设计思想，提出了软件设计方案，基于C＋＋语言和插件技术实现了新一代拓扑优化...
模型由于可以有效地缩减学科分析时间，被广泛应用于优化领域。而构建高精度模型则取决于样本点在设计空间中的分布。为了建立拟合效率高的近似模型，在已有Kriging模型基础上，提出一种基于垂距和最大化点均方差取样（Integrated mean square error, IMSE）的多点取样算法，以保证预测精度的同时减少样本数量。该方法将垂距作为判定设计变量取...
针对机械加工行业中多任务加工的流水线自动优化控制问题，建立了以“多工件多工序最短加工时间”为目标，以“实际加工限制”为约束的流水线加工控制数学模型，提出一种基于多层编码的遗传-粒子群融合算法。该算法以粒子群算法思想为基础，融合了遗传算法操作和多层编码机制，可防止陷入局部最优解，并具有较快的收敛速度。针对不同规模的加工...
整体式立铣刀刃磨仿真是以立铣刀实际刃磨工艺为参考，构建数学模型，借助于计算机仿真实现立铣刀刃磨模型实时显示以及数控代码自动生成的技术，是提高整体式立铣刀研发效率和制造水平，提升产品整体性能和市场竞争力的最有效措施之一。整体式立铣刀刃磨仿真的研究内容主要包括刃磨过程数学建模和仿真系统软件实现两个方面。结合国内外研究现状...
在高速电弧放电加工方法的基础上提出一种用于加工连续曲面、直纹面等的新型加工工艺——侧铣式高速电弧放电加工方法。与其他利用电弧进行加工的工艺方法相比，侧铣式高速电弧放电加工主要利用电极的侧面进行电弧蚀除加工，可用于加工各种复杂曲面和曲率半径较大的型腔及沟槽、流道等。侧铣电极采用侧面周边及底面多孔结构，能够实现极间的强化...
针对超高强度钢AerMet100磨削烧伤问题，基于磨削热力耦合及烧伤测试方法的结合获得磨削烧伤机理和定量化分析方法。在正交磨削工艺参数条件下对磨削温度和磨削力测试分析，建立了磨削力和磨削温度关于磨削工艺参数的回归经验模型。在此的基础上，分别采用酸洗法、显微硬度法、微观组织法研究了的磨削烧伤机理和测试方法，同时采用巴氏杂讯法获...
提出一种离散型空间（椭圆形、马鞍形、相惯线形等）焊道的磨削加工技术——立方氮化硼（Cubic boron nitride, CBN）砂带当量随行磨削方法，该方法一方面基于测量技术以及磨削量预测模型，利用四轴联动以及恒压力浮动砂带磨削技术实现离散型空间焊道当量随形磨削加工，保证焊道的等余量控制；另一方面针对焊道材料的难加工特性，运用CBN砂带实...
硬岩掘进机上盘形滚刀在实际破岩过程中既随刀盘公转，又绕自身轴线自转，是一个复杂的运动过程。滚刀在破岩过程中受到的作用力的计算是进行刀盘设计和推进系统设计的重要依据。针对硬岩掘进机盘型滚刀破岩过程分析和计算的复杂性，应用ABAQUS软件中多体动力学原理建立滚刀组合回转破岩的有限元模型，模型中采用无限元网格施加无反射边界条件，...
排列熵是系统复杂性和规则性的一种测度，具有概念简单、稳健和计算速度快等优点。考虑到单尺度排列熵在反映铣削力信号特征方面的不足，通过试验分析提出基于单尺度排列熵和尺度4排列熵作指标的铣削颤振在线检测方法。通过试验验证，所提出的方法能有效地检测铣削颤振。同时基于多尺度排列熵的方法对于铣削力信号采集过程中的噪声、工艺参数变...
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