新型肠道机器人螺旋槽优化研究

提出了一种结构简单的新型肠道机器人的驱动机构,并建立了肠道机器人在人体肠道中运行的数学模型.采用有限差分法分析了肠道机器人螺旋槽参数对机器人动压粘液膜承载量、轴向摩擦牵引力和周向摩擦阻力的影响,从而获得了一组相对最优化的螺旋槽参数.     

不同螺纹下无损伤微型机器人的驱动研究

研究了一种利用螺旋旋转产生牵引力的无损伤微型机器人的驱动机构。详细分析计算了微型机器人在采用矩形、梯形和三角形圆柱螺旋时所产生的轴向摩擦牵引力和动压粘液膜承载量。通过对比三种螺纹下微型机器人的运动特性参数,得出微型机器人采用矩形螺纹最为合理。     

医用微型机器人螺纹参数的研究

研究了一种利用螺旋旋转时产生牵引力的医用微型机器人的驱动机构。详细分析计算了医用微型机器人在采用不同形状螺纹下螺旋时所产生的轴向摩擦牵引力和动压粘液膜承载量。通过对比不同形状螺纹下医用微型机器人运动特性参数的优劣,得出了医用微型机器人最为合适的螺纹参数。     

新型内窥镜机器人动力学建模和特性参数优化

针对人体内腔粘液为非牛顿流体的特点,推导了非牛顿流体的变形雷诺方程,建立了螺旋内窥镜机器人在人体内腔中运动的数学模型.采用有限差分法分析了内窥镜机器人各特性参数对机器人形成的最小粘液膜厚度和轴向牵引力的影响,从而获得当需要较厚的粘液膜厚度和较大的轴向驱动力时最优的机器人特性参数,进一步为机器人更好地以较厚的粘液膜厚度和较快的速度悬浮式运行创造条件.内窥镜机器人的运行速度实验证明了此理论分析模型的正确性.     

一种新型内窥镜机器人的特性参数研究

提出了一种新型可进入人体内腔和血管的内窥镜机器人，研究了各特性参数对该机器人轴向牵引力和动压粘液膜承载量的影响，从而为该机器人在内腔和血管中快速地悬浮式运行创造条件。     

不同螺纹下微型机器人的无损伤驱动方法

研究一种利用螺旋旋转产生牵引力的微型机器人驱动机构。详细分析计算了微型机器人在采用矩形和梯形圆柱螺旋时的轴向摩擦牵引力和最小粘液膜厚度。通过对比两种螺纹下微型机器人的运动特性参数，得到了微型机器人的优化结构参数。     

新型内窥镜机器人结构优化设计研究

研究了一种结构简单的新型内窥镜机器人驱动机构,并建立了内窥镜机器人在人体内腔中运动的数学模型.采用有限差分法分析了内窥镜机器人结构特性参数对机器人的最小粘液膜厚度和轴向摩擦牵引力的影响,从而获得当需要较厚的粘液膜厚度和较大的轴向摩擦驱动力时最优的机器人结构特性参数,为机器人更好地以较厚的粘液膜厚度和较快的速度悬浮式运行创造条件.内窥镜机器人的运行速度试验证明了此理论分析模型的正确性.     

医用微型机器人的体内运行实验研究

提出了一种新型的医用微型机器人的驱动机构，设计建造了模拟实验台，它利用螺旋旋转时产生的轴向牵引力推进机器人在人体内腔中运行，现时利用螺旋旋转时产生的动压效应建立起动压润滑粘液膜，使机器人在体内运行时不与内腔壁发生直接接触，避免对人体有机组织的损伤，实验研究结果表明：此种医用微型机器人在管内运行时可以形成足够厚的粘液膜把机器人与管壁隔开，实现以较快速度的悬浮运行。     

医用微型机器人在三角形螺纹下的理论研究

针对无损伤医用微型机器人，在采用三角形螺纹下，理论分析研究了各螺纹参数对该微型机器人，轴向摩擦牵引力和粘液膜承载能力的影响，为使医用微型机器人更好地以较快的速度实现悬浮式运行创造条件。     

一种新型医用微型机器人的驱动研究

提出了一种新型可进入人体内腔和血管的医用微型机器人,理论分析研究了各参数对该机器人轴向牵引力和最小粘液膜厚度的影响,从而为该机器人在内腔和血管中快速地悬浮式运行创造条件.     

一种内螺旋管道机器人

提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人）。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。     

内外螺旋管道机器人性能分析和结构参数优化

数值比较了内外螺旋机器人、单节外螺旋机器人和双节外螺旋机器人的轴向推进力、管道壁所受最大压力、液体对机器人的承载力和液体对机器人周向阻力矩与其外壳转速的关系,分析了内螺旋转速和外螺旋转速的变化对机器人轴向推进力的影响以及机器人外螺旋槽结构参数(槽口宽a2、 槽底宽b2、倾角α2、螺旋槽槽深h2、螺纹升角Φ2和螺纹线数n2）对机器人轴向推进力的影响, 并运用正交试验优化方法优化了外螺旋槽结构参数组合。结果表明：内外螺旋机器人单位有效体积的推进力和液体对其的承载力最大;外螺旋参数的变化对机器人性能的影响远大于内螺旋参数的变化对机器人性能的影响;机器人外螺旋槽结构参数和机器人轴向推进力成非线性关系。在管道直径和机器人内外径确定的条件下,一组最优的外螺旋槽结构参数组合为：a2=1.25mm,b2=0.75mm,α2=70°,h2=0.8mm,Φ2=30°,n2=10。     

磁动压混合推力轴承的研究

提出了一种利用磁场力辅助流体动压轴承工作的磁动压混合推力轴承。这种轴承在机器起动和停车阶段，依靠磁场力支承转子系统，当机器达到一定转速后，主要由动压油膜承受轴上载荷，从而克服了流体动压轴承在此阶段出现混合摩擦的问题。研究了这种混合推力轴承承载能力的数学模型，计算了磁轴承的承载能力。设计制造了试验装置并对这种轴承在不同气隙和转速下的性能进行了试验测试。结果表明这种磁动压混合的工作原理是可行的，可以改善流体动压轴承的工作性能。     

带有圆周方向均压槽的静压气体止推轴承的气锤自激

通过开设均压槽,可以增加静压气体轴承的承载能力和刚度,但是如果气体轴承的均压槽等参数设计不合理,会出现一种振动现象——气锤自激振动,尤其是设计高压重载气体止推轴承时。针对常用的圆盘止推气体轴承,建立轴承活动件的动力学方程,再运用小扰动方法和流量连续性方程得到了气锤自激振动的稳定性判别方程。通过求解稳定性判别方程,发现供气压力越大,自激振动的倾向性越强;气膜间隙在一定范围内容易引起自激振动;节流孔直径越大,自激振动的倾向性越强;当止推轴承的外径和内径的比值比较小时,容易发生气锤自激。通过计算得到了不发生气锤自激振动的轴承设计参数,可用于高压重载气体止推轴承的设计。     

The Performance of Externally Pressurized Bearings Using Simple Orifice Restrictors

The load capacity and vibration characteristics of externally pressurized thrust and journal bearings have been investigated. The bearings used orifices sufficiently recessed back from the bearing surface to ensure that the area of the orifice is the minimum presented to the gas flow. The journal bearings consist of plain cylinders with one or two rows of eight orifices, and the thrust plates of plain discs with six orifices drilled in equispaced circumferential grooves.

The load capacity of the thrust plates agrees with that calculated but the vibrations are greater than predicted. The load capacity of journal bearings is about half that calculated assuming axial flow conditions in the bearing, but circumferential flow can account for the difference. Synchronous and half-speed vibrations of a shaft rotating within these bearings have been measured and found to agree with those calculated on the assumption that the gas films behave as linear springs.     

梳棉机锡林的结构分析与优化

锡林是梳棉机主要的梳理部件,利用ANSYS Workbench对锡林机构进行静力学分析,得到在针布张力等效载荷下的总变形云图、径向变形图、轴向变形图、与周向变形图以及等效应力图。由于在高速运转下的变形将直接影响梳棉机的纤维梳理质量,而锡林的关键尺寸参数对其抵抗变形的能力起着决定性的作用。因此,基于Pro/E与ANSYS Workbench的联合仿真功能对锡林机构的关键参数进行优化设计,得到最优的设计参数。     

Performance of Externally Pressurized Grooved Thrust Bearings

Externally pressurized grooved gas thrust bearings for shaft systems were studied both numerically and experimentally. Three thrust bearings composed of a symmetric pair of rings facing a shaft collar were tested. The rings, with inner and outer diameters of 52 and 110 mm, respectively, are equipped with a polar array of eight holes, with a 0.35-mm diameter, distributed on a 65-mm-diameter circumference. The influence of a circumferential groove situated in correspondence with the supply holes is discussed. In particular, two thrust bearings have a rectangular cross-sectional groove of 0.7-mm width and 10- and 20-μm depth. A numerical model based on Reynolds' equation is used to study thrust-bearing performance in relation to geometry (diameter of supply holes, clearance, and groove dimensions). A test rig is used to monitor thrust-bearing axial load capacity and stiffness, and evaluate damping and stability at different supply pressure rates. Experimental and numerical results are compared and discussed.     

运行环境特性对螺旋内窥镜机器人性能的影响

在研究双圆柱螺旋内窥镜机器人的基础上，本文提出了单圆柱螺旋内窥镜机器人设计方案。建立了螺旋内窥镜机器人非线性仿真分析模型。利用该模型，分析研究环境管壁弹性模量、管道直径、环境黏液黏度对机器人轴向牵引力以及形成的最小黏液膜厚度的影响。实验研究了环境管道几何特性对机器人平均运动速度的影响，为螺旋驱动器在血管机器人中的应用提供了重要的基础数据。