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。     

6自由度并联机器人结构参数的优化

由于６自由度并联机器人结构参数的选取对刀具所加工的活动空间、加工过程中六条腿的受力、以及速度都会产生影响,所以如何选取结构参数是一个很重要的问题。本文求解了在刀尖点活动空间达到指定范围的基础上,使六条腿的受力、速度、尺寸值达到综合最小的最优的结构参数。     

螺旋密封结构参数优化设计

通过计算机仿真分析螺旋密封结构的重要参数：齿顶间隙c、相对槽宽K1、相对槽深K2和螺旋角α对螺旋密封能力的影响以及这几个参数之间的关系，经过优化设计后得出了螺旋密封结构参数的最优值。     

小型螺旋轮式管道机器人设计

针对管道内径为Ф100mm的微小型管道检测机器人研究,提出了基于螺旋推进原理的微小型管道机器人的解决方案。新型的旋转体和保持体结构的设计,使此管道机器人具有较大的牵引力和移动速度。机器人采用节段式设计,使得其在体积微小的同时,具有强大的功能扩展性。本文介绍了螺旋推进管道机器人的组成及工作原理,对机器人的机械结构进行了设计,并且分析了其在弯管内的几何与运动约束条件。     

抛投式机器人碰撞参数分析及优化

抛投式机器人跌落碰撞过程的研究已成为机器人领域中研究的热点。在碰撞过程中,为了使机器人的结构及内部元件不受损伤,要保证机器人所受的冲击力尽可能小,而在机器人与地面的跌落过程中涉及到众多参数,因此研究其对冲击力的影响十分重要。文章基于虚拟样机技术的试验设计方法,采用多体动力学手段,研究了机器人跌落碰撞过程中各个参数对冲击力大小的影响,减少了实验的次数,降低了成本,提高了可重复性,缩短了研发的周期。     

微小型螺旋驱动管道机器人建模与分析

介绍了基于管道内径为15mm的螺旋驱动管道检测机器人的组成及工作原理，分析了其运动力学性能及在弯管内的几何约束条件。应用机械系统动力学仿真软件ADAMS，建立管道机器人的虚拟样机。通过计算机仿真得到机器人牵引力与驱动轮位置参数和尺寸参数之间的关系数据，证明了理论分析的正确性，同时为研制微小型螺旋式管道机器人提供设计依据。     

螺旋轮式微型管道机器人设计

微型管道机器人广泛应用于工业检测、工业维修、医学等领域。其移动结构及电驱动技术具有较高的实用价值和学术意义。采用螺旋轮式结构设计了一种微型管道机器人,其原理简单、结构紧凑、控制方便,首先介绍了其螺旋轮式移动结构,然后介绍了其电路驱动部分的设计。试验表明,螺旋轮式微型管道机器人能够适用于在内径20～25mm之间的微型管道内作业,具有前进、后退、调速、自锁等功能,同时,对管道的局部不规则点或细小障碍物具有一定的适应能力。     

内外混合驱动球形机器人越障运动性能分析

应用机器人重心偏移力偶驱动的方法,设计了一种内外混合驱动球形机器人装置,并制作了该机器人的试验样机。根据力矩平衡原理,对于风驱动、内驱动和内外同时驱动的不同驱动方式,建立了描述球形机器人越障运动性能的约束方程,得出了风速、地形倾角、障碍物高度、球体配重、球体尺寸及质量等各参数之间的关系。编制了越障运动分析程序,运动仿真实例表明了该越障运动分析结论的正确性。     

基于流固耦合的管道机器人清淤装置外载荷参数优化

为验证管道机器人清淤装置的清淤能力,应用流固耦合和参数优化的方法,在刚度和强度约束条件下,对结构的许用载荷进行分析。建立管道机器人模型并进行简化,导入到ANSYS中并划分六面体网格,首先将模型进行流固耦合下的强度仿真,验证了流体对清淤装置的强度影响很小; 然后进入结构分析模块,应用参数优化的方法,以刮刀端部锥面受到轴向和切向外载荷为目标函数,以应力与应变为约束条件进行参数设置,对清淤装置的刮刀、扇形盘以及整体进行仿真计算; 得到目标函数与约束条件的关系曲线、轴向与切向可行域曲线。研究结果表明,流体对结构的强度影响极小; 轴向力许用范围0～5 000 N,切向力许用范围0～3 500 N,外载荷的可行域为研究清淤装置的清淤能力,以及过载保护系统具有指导性意义。     

动车组底部智能巡检机器人机械结构参数优化

采用当前方法优化动车组底部智能巡检机器人机械结构参数时,由于在构建参数优化函数过程中未考虑机械结构参数约束条件,使得最终优化效果差、优化后巡检机器人运动性能差,因此,提出新的动车组底部智能巡检机器人机械结构参数优化方法。根据动车组底部巡检机器人故障检测过程中,机械探测装置因电压正负极排斥产生的位移倾角,推导巡检机器人动力学方程,并将这一方程输出的巡检机器人机械结构参数矩阵与参数约束条件相结合,构建机械结构参数优化函数,利用量子进化算法求解该函数,根据函数输出结果实现巡检机器人机械结构参数优化。实验结果表明,所提方法优化效果好,优化后巡检机器人运动性能强,实际应用效果更好。     

柱面螺旋槽气膜密封结构参数设计分析

针对柱面气膜密封中的人字形螺旋槽结构,采用了几何结构适应性强的有限元法对密封气膜的压力场进行数值计算;定量地计算分析了螺旋槽结构参数对密封特性的影响,建立了螺旋槽几何结构参数变化对承载力、摩擦转矩、泄漏量等影响的规律曲线。计算结果表明:螺旋槽的存在对动压气体润滑压场分布产生较大的影响,压场呈现锯齿状分布;槽的各参数对密封稳态特性有直接的影响,从密封设计角度考虑,槽数取值在14~24之间,螺旋角在60°左右,槽宽比的选择在0.5左右为佳;槽深比、槽长比对泄漏和摩擦力矩影响互相制约,应用中需要考虑其对动态特性的影响。设计中还需结合具体的工况场合,分析比较后确定各参数。     

小井眼开窗侧钻用高抗弯钻具接头性能分析与结构参数优化

随着小井眼开窗侧钻技术的广泛应用,由井下弯曲段引起的钻具接头失效问题日益突出。为解决因弯曲载荷造成钻具接头变形失效的问题,根据弹塑性力学理论及中心管材料本构模型试验研究结果,建立了钻具接头螺纹连接的三维有限元模型,研究了弯曲载荷作用下钻具接头连接强度和密封性能,并通过胀扣试验验证了有限元分析结果的可靠性。在此基础上利用正交优化方法,对其关键结构参数进行优化,获得了钻具接头较优参数组合,对比计算了API钻具接头与高抗弯钻具接头力学性能。结果表明,优化后的连接螺纹在抗拉/压、扭矩及弯曲方面性能均优于API螺纹,能更好地满足小井眼开窗侧钻的钻井要求。     

微型管道机器人钹形压电复合驱动器的结构设计及优化

提出一种基于惯性驱动的微型管道机器人钹形压电复合驱动器,为解决由提高抗疲劳破坏而采用较厚金属膜片所带来的性能影响问题,对钹形压电复合片的金属片进行了有限元分析并提出径向刻槽的结构优化,使其环向应力得以释放,从而大大提高了机器人驱动器的变形特性及能量转化率,使机器人的运行速度提高56%,具有较高的速度特性及负载能力。     

螺旋槽气膜浮环密封结构参数设计分析

介绍了螺旋槽气膜浮环密封的结构特点,利用CFD-FLUENT软件分析比较了普通浮环、无坝区螺旋槽浮环和有坝区螺旋槽浮环3种结构的密封性能,建立了螺旋槽几何结构参数变化对浮升力、泄漏量等影响的规律曲线。计算结果表明:有坝区螺旋槽浮环结构密封性能最好;螺旋槽结构参数对密封特性影响较大,综合考虑较小的泄漏量和较大的浮升力,取较小的螺旋角,槽数26~30,槽长7~9mm,槽深25μm左右,槽宽比0.5较适宜。     

螺旋槽丝锥的结构优化及有限元分析

针对丝锥在设计制造时存在的问题,在丝锥物理模型的基础上计算了切削力和丝锥侧面与工件挤压产生的摩擦力,建立了二者产生的扭矩与轴向力的预测模型。以攻丝扭矩模型中的最小扭矩为目标对丝锥几何结构参数进行优化,并运用DEFORM软件对优化后的三维模型进行仿真分析,验证了优化方法的正确性。     

缠绕垫片外环发生翘曲的原因分析

建立缠绕垫片外环V型槽不对称情况下外环的受力模型,并进行受力分析和弯矩作用下的强度计算.通过理论计算,证明缠绕垫片外环V型槽不对称时,存在一个弯矩,使缠绕垫片外环发生翘曲,从而减小对缠绕垫片本体的回弹作用,影响缠绕垫片的密封性能,这是外环翘曲缠绕垫片容易产生泄漏的主要原因;根据材料的许用应力求出临界弯矩和临界偏移量,以及在临界弯矩下外环的最大挠度,从而可防止外环发生翘曲变形,对缠绕垫片的生产、标准制定具有指导意义.     

内锥螺纹的螺旋形状分析及铣削过程

分析了内锥螺纹的螺旋形状特点,从而决定采用100等分螺旋1周,均匀递增轴向进给与径向进给的方法进行数控铣削编程,从而实现了数控铣削内锥螺纹。作者还介绍了数控铣削内锥螺纹时的过程和技巧。     

基于工作空间的踝关节康复广义球面并联机器人运动学参数优化

为了解决现有踝关节康复机器人难以完全拟合人体踝关节运动的问题,在仿生学的基础上,提出了一种高匹配度的踝关节运动串联拟合模型,并研发了一款新型的三自由度广义球面并联机器人.为研究该并联机器人的拟合能力,基于螺旋理论分析了其自由度特性,建立了机构的运动学模型,并在逆运动学的基础上阐明该机器人具有部分解耦特性.根据机器人具有...     

新型双螺旋槽端面密封主要结构参数对密封性能的影响

针对一种用于高速高压、超低温等极端工况下的新型双螺旋槽端面密封装置,在等密封闭合力的假设下,对动环槽形几何结构参数,如槽深、槽数、槽台宽度比及螺旋角对密封性能(密封间隙、泄漏量及液膜刚度)的影响进行了理论研究。综合考虑较小密封泄漏量和较大的液膜刚度,计算结果表明取较小的槽深(考虑实际工作过程中启停过程带来的磨损,不宜小于15μm),槽数10~15个,槽台宽比0.25~1.0,螺旋角α≤20°较适宜。