盆架状压电宏微平面作动器半解析性理论建模

为丰富宏微平面运动装置形式,该文提出了盆架状压电作动器。设定盆架状结构的一阶面内对称弯振模态和二阶反对称纵振模态为工作模态,利用粘附于盆架状作动器表面的压电陶瓷激发工作模态振动,迫使驱动足同时沿xOz、yOz面做椭圆轨迹行进以推动移动体。根据传递阵力学原理,构造作动器各单元的振动传递方程,在确定各单元间连接与传递条件及作动器压电边界条件基础上,建立了作动器的半解析性机电耦合传递矩阵模型,编制了模型的解算程序。建立作动器的多目标优化数学模型,求得其优化结构尺寸。为印证半解析理论模型,还构建了作动器的机电耦合有限元数值模型。传递阵模型与数值模型解得的作动器工作模态频率差分别为177 Hz和191 Hz,求取驱动足在x、y、z向的振幅分别为2.95μm、3.27μm、1.37μm及3.12μm、3.61μm、1.82μm,表明了半解析模型的有效性。结果表明,该文提出的结构设计与驱动原理相结合的作动器分析方式,为优化压电作动器性能开启了新思路。     

无内胎铝合金车轮检测机液压系统的设计

无内胎铝合金车轮气密性检测机是检测无内胎铝合金车轮密封性能的重要设备。利用液压传动系统是实现检测过程自动化的方式之一。该文提出了无内胎铝合金车轮气密性检测机的液压系统的设计原则，并讨论了一台无内胎铝合金车轮检测机的液压传动系统的组成及功能。     

结构裂纹对弹性梁振动特性的影响

研究了裂纹扩展引起的结构柔度变化以及裂纹界面接触对弹性梁振动特性的影响。基于断裂力学和能量原理推导了含横向裂纹弹性梁的局部柔度模型,分析了常见形式裂纹均匀梁的局部柔度,给出了相应的无量纲柔度系数计算公式;结合梁的弯曲振动方程,探讨了含裂纹悬臂梁的振动特性。算例表明：裂纹形式对弹性梁的柔度影响明显,裂纹界面接触会引发参数振动,界面滑动摩擦阻尼对稳定梁的振动响应具有重要作用。     

直接驱动机器人的函数链神经网络-PD复合控制

为了实现直接驱动机器人精密控制,研究了直接驱动机器人的函数链神经网络-PD(FLNN-PD)控制问题。首先,对机器人动力学模型及FLNN的函数逼近特性进行分析;然后为机器人构建双闭环控制系统,推导出系统的误差动力学方程及不确定性动力学函数;引入FLNN逼近不确定性函数并为系统规划出FLNN-PD控制律;最后进行了仿真控制实验。结果显示,该控制器可使系统转角误差和角速度误差控制在±0.002rad和±0.1rad/s之内,且其对系统的参数变化及外部扰动具有较强的自适应性和鲁棒性。     

约束阻尼板双线性材料插值法拓扑动力学优化

为减小阻尼板质量并提高减振性能,研究了结构动力学优化技术。构建了以移动常数与模态损耗因子差值为目标、阻尼层单元密度为拓扑变量、阻尼层体积用量及振动模态频率为约束的阻尼板优化模型。利用序列凸规划法构造目标函数的凸性逼近式,采用拉格朗日乘子法解算逼近函数,以获取全局优化的阻尼层布局。利用模态损耗因子与模态应变能的本构关系推导目标函数关于拓扑设计变量的灵敏度,基于K-T条件构造拓扑变量迭代式。引入双线性插值函数惩罚拓扑变量并使其值聚集于0或1,编写并实现了悬臂阻尼板优化程序。当阻尼层体积用量控制在50%时,1阶模态损耗因子增大52.29%,灰度单元占比1.78%。阻尼板谐响应分析表明优化构形具良好减振特性。双线性插值优化既能充分发挥阻尼层的耗能效力又可大幅减少灰度阻尼单元数。     

机器人的超声电机驱动及其控制研究

研究了超声电机在机器人中应用的可行性，探讨了行波超声电机（USM）的调速机理和调相伺服特性；引入了调相驱动的实现方法。针对超声电机驱动特点，在机器人动力学分析基础上，研究了动力学模型的线性化和解耦问题，提出了PD控制与前馈补偿相结合的机器人位置的控制方法。     

基于围猎改进哈里斯鹰优化的粒子滤波方法

针对标准粒子滤波过程的权值退化和样本贫化问题,该文结合融入围猎策略的哈里斯鹰优化算法设计一种群智能优化粒子滤波方法(EHHOPF)。首先,引入围猎策略替代哈里斯鹰优化算法全局搜索策略以适配粒子滤波环境;其次,采用Sigmoid函数构建非线性猎物逃逸能量平衡算法的探索阶段和开发阶段;最后构建选择比例因子融合开发阶段捕猎策略并采用非线性猎物跳跃强度保证算法收敛效率。仿真结果表明,与标准粒子滤波以及磷虾算法、蝙蝠算法、布谷鸟算法、灰狼算法优化的粒子滤波方法相比,基于围猎改进哈里斯鹰优化的粒子滤波方法有效提升了系统状态估计精度、滤波稳定性和滤波实时性。     

约束阻尼板的渐进法结构减振拓扑动力学优化

旨在为结构减振设计奠定一定基础,研究约束阻尼板减振优化问题。建立约束阻尼板动力学平衡方程,推导模态损耗因子计算模型。构建以模态损耗因子最大为目标,黏弹性材料用量及模态频率变动最小为约束的阻尼板拓扑优化数学模型,推导模态损耗因子灵敏度算式。引入渐进结构优化方法对约束阻尼板动力学优化模型进行求解,采用独立网格滤波技术,解决优化迭代中出现的棋盘格问题。编制阻尼板拓扑优化程序,实现约束阻尼板减振优化。仿真显示,与非优化删除方法相比,采用渐进拓扑动力学优化,更有利于实现黏弹材料优化布局,且模态频率变化比较稳定。对阻尼结构进行谐响应分析,以验证拓扑优化方法有效性,引入模态损耗因子体积密度指标以评价阻尼板减振拓扑优化性能。研究表明,若能实现结构模态损耗因子最大化,约束阻尼板减振效果明显。该方法对于约束阻尼板设计具有较强实用性,拥有较高的稳定性。     

基于谐响应的弹性悬臂梁裂纹识别分析

针对弹性悬臂梁的裂纹识别问题,探讨了谐响应分析在含裂纹梁损伤识别中的应用。首先结合连续介质弹性梁动力学方程和有限元方法,建立了含裂纹梁的受迫振动方程。然后,基于Abaqus平台建立了若干种含V型表面裂纹的悬臂梁有限元模型,在此基础上通过施加外部激励进行谐响应理论分析。最后,探讨了裂纹几何参数和加载位置对谐振频率及谐响应幅值的影响。结果表明,裂纹深度、裂纹位置、裂纹数量以及加载位置对谐响应变化规律有明显影响,为悬臂梁的裂纹识别提供了思路。     

全自动书本打包机的研究与设计

分析了图书物流链中自动打包书本的工艺流程和工作原理,论述了书本打包应具备的各项技术方案和结构功能,在此基础上,提出了一种全新的图书自动打包工作原理与系统,以及利用该打包机进行打包的方法。该系统集书摞自动装卸与搬运、书摞包装纸自动输送、书摞自动裹包折角和自动捆扎等多种功能于一体,对于提高图书包装及打包效率具有重要意义。把虚拟样机技术的设计方法引入到了打包机设计的全过程,不仅可以加速该产品创新、降低研制成本、缩短研制时间;而且能提前知道系统的各种性能,防止各种设计缺陷的存在,提出改进意见并优化方案。仿真结果表明:动力轴等关键部件满足设计和实际要求。