空间光学镜并联指向机构优化

针对空间光学镜指向机构高精度、轻量化的特殊要求,提出一种基于球面5R机构的新型空间二维并联指向机构。传统球面5R并联机构存在负载不便安装的问题,通过设计非对称支链形式和特殊连杆结构,有效解决了这一问题。基于机构的运动学分析,以工作空间、灵巧性和承载能力作为优化指标,采用图谱法对机构的结构参数进行了优化设计。采用有限元方法对优化后机构的不同负载布置形式进行模态分析。优化结果表明非对称支链形式机构具有更好的灵巧性指标。设计光学镜负载质心位于球面机构球心处,结构更加紧凑,可以提高机构固有频率,并且能够降低负载运动转动惯量。提出的新型空间光学镜并联指向机构具有良好的综合性能,研究为高精度并联光学指向机构的应用提供了理论基础。     

与串并联机构运动等效的新型并联机构综合方法研究

为简化串并联机构结构,使该类机构得到更好的应用,提出一类与串并联机构运动等效的并联机构,其特点在于没有中间平台,两个并联机构通过对应分支直接连接或共用部分运动副连接在一起融合为一个整体机构.基于螺旋理论,提出了这类并联机构综合方法,给出了综合条件,制定了综合流程.采用该方法,对与三转动机构和三平移机构构成的串并联机构运动等效的新型6自由度并联机构进行了综合,综合出多种新机构,丰富了并联机构构型.新型6自由度并联机构结构上具有结构简单、紧凑,轻量化的优点.对综合出的机构进行约束力分析表明,球面三转动子机构力学分析中不存在静不定问题.综合的6自由度并联机构以其在结构和分析上的优点,在指向隔振等领域具有良好的应用前景.     

冷却工艺对热轧带钢工作辊热膨胀的影响

热轧带钢轧辊冷却是影响工作辊热膨胀、带钢板形和断面形状的重要因素。针对工作辊几何形状和冷却工艺,采用有限差分法对工作辊温度场和热凸度进行仿真。仿真结果表明,温度场和热凸度的计算值与实测值吻合良好。分析冷却水流量、温度和分布对工作辊热膨胀及热凸度的影响表明,随着冷却水流量的增加,辊身中部热膨胀逐渐降低,而辊身端部热膨胀变化不大,热凸度减小;随着冷却水温度的升高,辊身中部和端部热膨胀都增加,且热膨胀的增加量相差很小,热凸度变化不大;随着辊身中部冷却水流量和端部冷却水流量比的增加,辊身中部热膨胀降低,而辊身端部热膨胀变化不大,热凸度减小。为热带钢轧机工作辊冷却系统改造提供了理论依据。     

尺蠖式仿生微型机器人的结构和致动机理研究

提出并设计了一种新型偏动式双程SMA驱动器,以此驱动器为基础研发出一种靠交替摩擦自锁方式行走的尺蠖运动式仿生微型机器人。提出一种四杆机构无关节新型腿,这种新型腿可以有效改变SMA驱动器输出力的方向。分析了四杆机构新型腿的摩擦自锁机理,并求解出腿实现摩擦自锁的条件,使微型机器人能可靠地实现摩擦自锁作用下的稳步行进。阐述了新型微型机器人的定向运动机理,对微型机器人的尺蠖式收缩和伸张运动规律、步幅、频率等进行了分析及求解。     

基于并联机构的双重驱动管道机器人设计与研究

并联机构具有结构简单、承载能力强等优点,因此基于新型3-UPU并联机构,设计了一种针对中型管道的双重驱动管道机器人。该机器人采用并联机构作为支撑驱动机构来实现支撑运动模式,包括转弯运动及在非圆柱形管道中行走。同时该并联机构具有连续转动能力,保证了机器人转弯运动的平稳性。采用四叶螺旋作为机器人的螺旋驱动机构,实现螺旋运动模式,提高机器人的运行速度。设计了一种联接变角单元,可实现两种运动模式之间的转换,并通过调整螺旋角来改变机器人螺旋运动时的速度。该管道机器人结构紧凑、速度快、运行平稳,可以在人所不能触及的管道内部进行检测和日常维护。     

Fuzzy optimization of pneumatic half-floating slide ways

Dynamic modeling was carried on by combining the dynamic of machinery with composite triology, and the critical condition in which the ways would not produce composite-friction self-excited vibration was obtained. The movement regularity and characteristic of the airflow in exhaust gas slit were analyzed, and the relationship between pressure lost and geometry parameters of exhaust gas slit was obtained. A dynamic model and a mathematical model were established for pneumatic half-floating slide ways by combining the dynamics of machinery with hydrokinetics. The objective function for the optimization of slide ways was established based on the fuzzy optimization theory. The membership function of fuzzy constraint was deduced, the fuzzy constraint limit was established by amplification coefficient method, and the optimal value was resolved by the multilevel fuzzy comprehensive evaluation method. By combining the internal penalty function method with the variable metric method, the fuzzy optimization design program of ways was designed based on the Matlab platform. The validation was carried on by an example, and ideal results of fuzzy optimization design of slide ways were obtained.     

具有连续转轴的3-RSR并联机构及其运动学分析

对一种新结构3-RSR并联机构的连续转轴问题进行了深入研究;根据螺旋理论对机构进行了自由度分析,说明该机构具有2个转动自由度和1个移动自由度;采用单叶双曲面的数学理论简单、直观地推导了定动平台的对称关系,证明了该机构具有以对称平面内任意直线为转轴进行连续转动,并沿对称平面法线方向进行连续移动的特性,便于对机构进行运动学标定和轨迹规划;根据机构的几何特性,利用对称平面的法向量来描述该机构的姿态矩阵,使其位置反解过程变得简单、新颖。基于该机构,提出了一种空间二维指向机构的新构型,可应用于雷达姿态调整机构等。