球形移动机器人(简称球形机器人)是一种拥有球形外壳的全封闭机器人,它通过质心偏移或者动量守恒等原理来实现运动。该类机器人具有良好的密封性,平衡性强且运动灵活性高,不存在侧翻问题,因此球形机器人在星球探索、危险环境探测等领域具有较大优势和广泛应用前景。然而球形机器人具有非完整约束、欠驱动、非链式等特点,导致其运动控制问题非常...
小波分解可以在不同尺度下对函数曲线的特征进行提取,基于该理论,首先,对平面四杆机构连杆轨迹曲线进行小波分解,利用归一化处理方法提取轨迹曲线的小波特征参数,给出了平面四杆机构连杆轨迹曲线的小波特征参数近似描述方法。进而结合数值图谱法,将11维非整周期轨迹综合问题转换为6维机构尺寸型检索问题,同时建立包含3 004 281 900组平面四杆机...
对于足下垂和马蹄足内/外翻患者,均需对踝关节进行大量、重复性的康复训练,踝康复机器人是弥补人工康复训练不足、降低医师工作强度的关键设备。将踝关节的解剖结构及运动特性考虑在内,提出并研制2-UPS/RRR型并联踝康复机器人样机,可保证人-机转动中心近似重合。同时,搭建了作用力/矩信息采集平台,实现踝关节的被动、主动及人机交互训练,提高了...
针对冗余驱动并联机构建立的位姿正解方程组存在冗余,而采用的Newton-Raphson迭代法位姿正解时对迭代初值选取较为敏感且计算速度较慢的问题,提出基于Levenberg-Marquardt(L-M)算法的改进BP神经网络模型与基于改进的Genetic Algorithm优化BP(GA-BP)神经网络模型,前者可在线计算满足实时性要求,后者可离线训练满足较高精度要求;解决了新型冗余驱...
整体叶盘是为了提高航空发动机性能而采用的一种新型结构部件,在当前先进航空发动机结构中得到了高度重视和成功应用。整体叶盘的振动及疲劳破坏问题极为突出:容易出现盘片刚度相近而导致发生耦合振动;无榫结构形式降低了振动阻尼能力,使得其在恶劣工作环境条件下容易处于大振动和高动应力状态;整体叶盘发生疲劳破坏后的修复难度很高。
在滑动轴承的实际应用中,难以避免水对润滑油的侵入污染;因此对油水乳化液的润滑研究至关重要。为探索轴承启停过程中油水乳化液的摩擦学行为及规律,研究了不同水含量对于油水混合体系边界润滑性能及磨损状况的影响。发现在含水量低于99.75%的乳化液中轴承钢间的摩擦因数与纯油润滑时相近,但磨损状况较纯油差;综合摩擦因数与磨损量测试,认为含水...
在车辆传动系统中的密封环,热失稳现象明显,为掌握热失稳的形成规律和影响机制,针对不同材料的密封环,进行热失稳建模计算与试验研究。根据密封环热失稳现象的特点,分别对局部高温热带和高温热点两种热失稳现象进行建模,基于伽辽金有限元方法,构建热-结构的耦合模型,把非均匀分布物理场及其扰动问题,转换为矩阵行列式进行求解,获得了不同密封材...
采用FTM-CF100载流摩擦试验机,以纯铜对滚配副为例研究了滚动载流摩擦副的失效行为和失效机制。随着测试时间的增加,摩擦因数首先保持平稳然后逐步上升,传导的电流在初期较快增加后保持稳定,在此过程中摩擦因数和电流的波动性增加。经过至少180 min运行后,保持电压不变时最终得到的摩擦因数和电流随载荷的增加而增加,且高载荷有利于获取较低的载...
目前粗糙表面的湍流润滑分析一般都采用各向同性粗糙表面的湍流润滑模型,但是该模型的适用范围过于狭窄,不适合用于处理具有方向性特征的粗糙表面湍流润滑问题。基于Christensen的随机层流润滑理论和零方程形式的滑动轴承湍流润滑理论,推导提出了适用于粗糙表面径向滑动轴承湍流润滑分析的随机湍流润滑理论模型。该理论模型包含三部分:一维纵向...
提出了一种接触模型,模型的建立基于经典的Hertz接触力学理论和现有的分形接触模型。研究了单个微凸体接触状态随尺度序数n的变化规律,考虑了不同尺度序数n的影响而引入线性因子对模型进行修正,采用了与以往分布函数计算方法不同的思路,在此基础上对微凸体面积分布函数积分求和,获得了接触表面真实接触载荷与接触面积的关系。结果表明:单个微凸...
对螺旋内齿圈螺旋拉刀的基本结构和整体制造流程及方法进行了解析。从轿车用自动变速箱的螺旋内齿圈结构出发,对螺旋拉刀的粗切段、精切段的具体结构和工作原理进行了分析。对螺旋拉刀制造中前刀面刃磨的砂轮姿态设置、有后角要求的精切齿切削刃磨削、不同齿形交替排列粗切段的切削齿加工干涉、切削余量在廓形方向分布的精切齿铲背操作中的干涉...
针对多尺度问题分析时在两个异构的有限元网格接触界面存在单元结点不匹配而导致结点属性不能连续传递的问题,提出了多结点四边形单元结点形函数构建方法。首先将不规则四边形单元及其多结点通过等参逆变换转成规则正方形单元及其多结点,然后在规则单元中,以每个结点为基点,沿相互正交的两个方向在本单元内寻找近邻结点,以基点与近邻结点之间的...
为了提高复杂产品的装配序列规划效率,利用蚁群算法的并行性及其搜索过程的独立性,对装配序列进行异步并行求解。首先,调整产品结构树的装配层次关系,并基于多色集合理论(PST)对装配层次结构进行形式化表达,建立PS层次结构树;其次,基于“分治”原则,建立“全局并行、区域线性”的蚂蚁搜索策略,对PS层次结构树进行逐层规划和整合计算,实现装配序...
空化水喷丸是利用空化水射流中空泡云溃灭的能量冲击金属零件表面,使其表面产生强化效果的一种新工艺,但目前靶距选择缺少依据。利用高速相机开展了空化水射流试验,采用帧间差分法(Frame-difference method,FDM)分析了空泡云动态演变规律,得出空泡集中溃灭范围。同时,以2A12铝合金为例,基于不同直径d的喷嘴,进行空化水喷丸验证试验,研究了不同靶...
为探索提高龙门机床综合性能的新途径,以某型龙门加工中心框架组件为原型,设计一种玄武岩纤维树脂混凝土龙门框架组件。然后采用拓扑优化设计、正交实验、参数优化设计相结合的方法设计并得到了最优拓扑和最优参数的龙门框架组件。最后对其静态性能、动态性能及热和热-结构耦合性能进行仿真分析,将结果与原型比较。结果表明:玄武岩纤维树脂混凝...
提高微定位工作台的性能是提升高端制造装备加工性能的重要方式之一,针对现有微定位工作台驱动系统存有驱动力小、行程短、定位精度低等问题,研制了一台以超磁致伸缩材料为核心元件微定位工作台的驱动系统。为提高驱动系统输出位移的建模精度,以Jiles-Atherton磁滞模型为基础,建立该驱动系统的输出位移模型;为提高模型参数的辨识精度,将粒子群算...
在对数控机床进行动态性能分析时,局限于某一固定位姿获取的动态特性信息不足以描述整个加工空间内的机床动态特性。针对这一问题,提出一种基于径向基函数理论的五轴数控机床空间动态特性分析方法,利用机床实测试验数据和径向基函数法来构建五轴联动数控机床的空间动态特性函数模型。该方法以机床固有频率这一关键动力学性能指标为例,建立机床整...
车间/工厂内普遍存在来自不同厂家且功能各异的自动化装备和系统,其在信息层面表现为分布于不同网络层次的异构数据。异构系统与设备之间的互联互通是实现制造信息化和智能化的基础,是数字化车间集成的一个核心问题。解决这一问题的关键是建立规范一致的信息模型。针对机床制造加工数字化车间的信息互联互通问题,在分析数字化车间架构、功能要求...
表面功能织构研究已逐步发展到多学科交叉整体性设计和制造科学问题,晶体硅电池是太阳能光伏发电的主流产品,表面光功能织构可有效提高晶体硅电池光电转换效率。从晶体硅电池表面光功能织构的作用出发,介绍常规晶体硅电池表面织构的类型及其制备方法,分析直接在晶体硅电池表面制备光功能织构的瓶颈问题,论述复合光功能织构晶体硅电池的研究现状...
提出了一种利用液态金属作为加工电极的新型微细电火花放电加工方法,用于解决传统电火花加工中电极损耗引起的相关问题。该方法将导电的液态金属--镓铟锡合金注入毛细管工具电极中,通过控制管内压力使其悬挂在工具电极末端,脉冲电源施加在液体金属、工件之间,并控制它们之间的间隙来进行火花放电,从而达到蚀除工件的目的。放电过程中,尖端的液态...
提出基于偏心式变曲率沟槽的高精度球体批量加工方法,加工过程中球体运动状态随磨盘沟槽曲率半径的变化而变化,送料机构将球体从磨盘外沿的出料口依序送至磨盘中心的入料口进行循环加工。基于纯滚动运动假设,建立单颗球体几何运动学模型,通过旋转坐标变换计算并仿真球面加工轨迹。在自主研发的偏心式变曲率沟槽加工系统上进行加工试验,对球体运...
为实现柔性导向三维织造复合材料构件预制体织造过程中结构的致密化,采用数字化压实致密系统对三维织造复合材料构件进行压实特性研究,测量并记录压实过程中压实位移、压实载荷及构件回弹量与成形工艺参数之间的作用规律,揭示了纤维体积分数与压缩应力的关系。研究表明数字化柔性导向三维织造复合材料构件致密化压实过程可分为低应力线性预压实...
为实现能应用于超精密切削的新型超硬纳米李晶立方氮化硼(nt-cBN)刀具的制备,探索了飞秒激光烧蚀方法对nt-cBN的材料去除特性。使用激光单点烧蚀方法及理论公式计算出了nt-cBN的烧蚀阈值及阈值功率,分别为0.523 J/cm^2和4.1 mW;基于烧蚀阈值,对nt-cBN材料在多种烧蚀功率下的单点烧蚀圆孔形貌进行了表征,并分析了不同阶段圆孔内壁多种微结构的形...
高速周铣是一种加工范围广和生产效率高的机械加工方式,其加工过程中会出现大量铣削热,尤其是加工导热率较低的工件时更为显著,铣削温度上升和下降的周期性变化会加速刀具磨损,进而降低工件表面加工质量。由于目前在周铣加工研究中缺乏对铣刀前刀面瞬态温度场的研究,为此,综合考虑第二变形区时变性热强度、时变性热量分配比以及前角因素,提出了...
为了避免激光熔覆过程产生微裂纹缺陷,对磨损轴面激光熔覆过程的热力耦合问题进行研究。根据磨损轴面激光熔覆试验建立其非线性瞬态分析数学模型,并引入有序网格离散算法进行轴面激光熔覆有限元建模,通过ANSYS参数化设计语言(APDL)和单元生死法编程实现金属粉末圆周堆积的瞬态热-力循环及其耦合问题求解,获得了熔覆过程的三维温度和热应力分布规...
氧阻聚效应的应用使得陶瓷光固化增材制造技术的加工速度和成形精度有了显著提升。利用自制的陶瓷面成形快速成型系统和具有氧阻聚效应的Al2O3陶瓷浆料,开展了氧气浓度、液槽底部PDMS膜的厚度对已固化层与PDMS膜粘接引起的分离力大小的研究;在最优PDMS膜厚(0.3 mm)条件下,氧气浓度对陶瓷件尺寸精度、收缩率以及力学性能的影响研究中发现,氧阻聚...
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