基于人体疲劳特性的载人潜水器舱室布局评估方法

针对载人潜水器舱室作业空间小、时间长、几乎无舒适性的特点,提出了一种基于人体疲劳特性的布局评估方法。结合层次分析法与灰色理论修正专家权重,通过层次分析法对舱内装置进行重要性分层赋权。根据人体肌肉疲劳试验所得数据,利用人体疲劳特性值对载人潜水器内的装置进行人体疲劳特性评估,获得各装置的人体疲劳特性值。将各装置人机特性值与其布局位置的疲劳特征值综合考虑,从而对布局方案评估。该评估方法有助于设计者得到符合人体疲劳特性的布局方案。     

面向舱室布局优化的上肢操作舒适性评估方法研究

针对舱室布局设计评估决策问题,考虑关节力矩对关节舒适性的影响,提出了以上肢操作舒适性评估布局方案优劣的方法。应用CATIA软件进行了主要操作姿势仿真实验,然后根据人体生物力学模型分析关节力矩,通过Kane动力学方程建立了上肢动力学模型,进而借助NASA力量模型将关节力矩引入到关节舒适性评估中,解决了不同关节角度组合时上肢的整体舒适性评估问题。关节角度和上肢操作舒适性关系曲线可为舱室的布局工效评估与优化提供参考,在设计初期阶段考虑人的因素,及时发现设计缺陷,提高设计效率。     

基于术中轨迹的微创手术机器人的主从映射比例评估

主从式手术机器人映射关系的设计与优化是提高术者操作效率,减少手术疲劳的关键步骤之一,过去通常依靠机器人搭建完成后基于实体手术平台进行评价,延长了研发周期。以微创手术机器人映射关系为研究对象,选择胆囊切除术作为采样标本,运用微型传感通过临床手术实际测量获得典型器械运动轨迹,综合分析得出手术安全域内运动范围,并运用人机工程分析平台DELMIA,采用我国国家标准人体测量数据为人体建模参数,建立国人典型人体运动模型,通过设定不同映射比例,基于反向运动学计算获得手术机器人环境下典型手术过程中术者姿势与上肢运动轨迹,应用RULA分析对不同映射比例下术者的双侧上肢的疲劳程度进行评估,从而获取特定映射关系下人机界面最佳的映射比例,为微创手术机器人针对人机界面优化的设计制造提出了新的评价方法,为缩短器械设计修改流程、加快器械开发速度提出了新的途径。     

飞机装配仿真中数字人模型及工人姿态的模拟

由于飞机的结构及其制造工艺复杂，制造过程中的工艺性问题和人机问题时有发生。采用数字人和计算机仿真技术，模拟飞机制造中工人的作业姿势，为在生产准备阶段提前发现这些问题提供直观的分析和判断依据，也为进一步定量评估飞机制造中工人的劳动生产率提供基础。在详细分析人体自然解剖结构的基础上，提出和建立适用姿态模拟和分析的人体参数化模型，定义姿态元新概念，并用这一概念建立人体姿态的表示模型；然后，利用面向对象的软件设计思想和开发工具，实现所建立的数字人模型，并应用开发的结果模拟飞机装配制造中常见的工人作业姿势。     

活塞生产线中人因素评估及量化方法研究

讨论了工作场所人因素相关因素以及评估方法。针对传统人工活塞生产线中的影响因素进行分析评估，采用熵值法和层次分析法相结合的方法进行量化研究，建立了多指标的量化模型，为不同工序的人因素改善和量化使用提供了科学依据，既能够保证作业效率，又能优化作业姿态,从而降低操作能量消耗水平，使得工人在工作过程中疲劳累积性损伤减少。     

面向工作空间设计的虚拟人体模型

针对虚拟人体模型在计算机辅助工作空间设计中存在的不足，从模型精度、控制算法等方面进行改进研究。为了更准确地反映人体运动特性，以解剖学知识为依据，给出了人体单轴、双轴、多轴关节及关节间的运动约束模型。人体模型在精度提高的同时也增加了其控制复杂度，为此，采用关节约束下的基于逆向运动学控制方法和基于运动捕获数据的姿势生成两种方法，来提高生成人体作业姿势的快速性及准确性。通过实验系统验证了虚拟人体模型的有效性。     

飞机驾驶舱舒适性参数可视化技术

为提高飞机驾驶舱人机工效水平,缩短设计过程,以舒适性设计为例,采用遗传算法进行飞行员人体姿势预测。将关节空间坐标作为变量,并以确定性约束减少变量的数量,提高算法求解速度与精度;运用Jack软件对姿势预测结果进行检测,证明了算法的有效性。通过快速上肢评估算法对所得姿势进行评估,获得舒适性参数,最后以不同等级RGB值对舒适性参数进行可视化表示。     

奶茶店作业空间设计的改善

以餐厅的奶茶店为案例,针对奶茶消费需求高但制作效率低下的问题,从奶茶店工作现状与工作中存在的问题2个方面建立调查研究体系。通过现场勘查、三维建模、数据查询分析等方法辅助方案研究,运用人因工程中的人体测量基础、作业空间设计五大原则等科学理论依据,分析饮品制作流程存在的问题,重新规划作业空间设计方案、优化人体尺寸设备、以及进行点单系统的信息化升级。实践表明,该方案提高了奶茶店作业效率,降低了员工疲劳程度,给奶茶店相关研究提供借鉴。     

基于CATIA V5的数控机床人机分析

参考GB/T12985-1991取男性90%与女性10%人体尺寸作为尺寸上、下限值,建立中国人体数字模型.针对MCNC-1存在的人机问题,运用CATIA V5对其作业空间进行分析.从上肢空间伸展范围、操作姿势、显示区域等方面进行评价,发现设计中存在的问题,提出改进设计的依据,为数控机床的人机界面设计奠定了基础.     

船舶机舱复杂环境下船员作业疲劳影响研究

机舱是船舶能够在海上航行的动力来源，其能否高效且安全的运转是发挥船舶航行性能的关键。然而，由于为了机舱中布置更多的机械设备，导致留给人的空间非常狭小，且工作环境异常恶劣，通常处于高温、高压、高湿度、高噪音的状态。这多变的复杂环境给船员开展工作带来了更大的压力，加剧了人体疲劳的产生，从而影响工作状态降低工作效率。本文以疲劳概念为抓手，对其定义、分类、表现形式和反应机理进行分析，探讨疲劳对船员作业产生的影响，提出相应的改善措施。     

基于正交试验的汽车滑移门平顺性优化研究

针对某汽车滑移门系统平顺性能,运用正交试验设计方法进行了优化研究。在滑移门的开、闭过程中,以中导轨及其走轮臂转动销轴的X向、Y向位移作为优化变量,以滑移门质心运动轨迹优劣程度作为设计指标。在保证滑移门在运动过程中不与车身发生干涉的情况下,初步给定了4个优化变量在各自方向上的取值范围。运用正交试验提取多组试验方案,分别求解出滑移门质心运动轨迹,对比分析轨迹曲率特性。研究结果表明,中导轨及其走轮臂转动销的位置对于汽车滑移门运动平顺性能有着重要的影响。     

基于虚拟仪器的虚拟实验及其进展

虚拟仪器是在仪器仪表领域中应用计算机技术所形成的一种新型的仪器种类；基于虚拟仪器可以构建种类繁多、功能齐全的虚拟实验系统。简要介绍了虚拟仪器的发展概况和基于虚拟仪器的虚拟实验及其展望。     

Theoretical and experimental analysis on super precision grinding of monocrystal silicon

Through investigating the diamond-silicon grinding system, the grinding mechanism, including chip removal and subsurface damage, is discussed with the aid of the molecular dynamics (MD) approach and grinding experiments. Based on MD simulation, nanometric-grinding mechanism is analyzed from the viewpoint of instantaneous distribution of atoms, grinding force, and the potential energy between atoms and the profile of the groove. The simulation results show that some silicon atoms are deformed and piled up in front and on two sides of the abrasive surface because of the extrusion and cutting. When the energy in silicon lattice reaches its maximum value, the bonds of silicon atoms are broken and the material is removed. With the advancement of the abrasive, the silicon lattice under the abrasive surface is fractured, and then the amorphous layers are formed and propagated, which causes the subsurface damage. At the same time, some amorphous atoms are reconstructed and the degenerating layer of the machined surface is formed. Besides, the recovery of elatstic deformation occurs in the machined surface of the workpiece. In addition, the grinding experiment and profile detection with the aid of the measurement for 3D profiling are performed to verify the simulation results. The good agreement in the profile of the groove between the experimental value and the simulating value shows that MD simulation is very effective and reliable, and successful to fulfill the investigation on nanometric machining mechanism.     

Studying effects of screw-fastening process on assembly accuracy

The screw-fastening assembly process is one of the most widely used fastening methods in industrial assembly. However, little research has been conducted in this area in terms of the effect of the screw-fastening process on the assembly accuracy. In this paper, statistical experimental design and data analysis have been performed to study the effect of the screw-fastening process on the assembly accuracy using a multi-dimensional high-resolution optical position monitoring system in a controlled environment. In our study, we observe that an order of magnitude difference (ranging from about 1 μm to over 10 μm) in the assembly accuracy may result using different screw-fastening conditions, and our analysis shows that, number of screws, datum pins, washer and holding force are the important factors affecting assembly accuracy during the screw-fastening process.     

论电梯平衡系数比对试验评价的方法

介绍多个实验室间对电梯平衡系数比对试验及其检测结果的两种评价方法：不确定度评价法和Robust评价法。通过两种评价方法的数据对比,得出其应用范围。     

基于罗茨风机不同叶轮廓线性能分析的新型廓线建模与验证

对现有罗茨风机叶轮廓线的径距比和面积利用系数进行理论分析,在此基础上提出一种三叶偏心圆弧加摆线的新型罗茨风机叶轮廓线,建立了新型叶轮廓线的数学模型。最后经物理实验,进一步验证了新型廓线罗茨风机的性能优越性。     

编织-嵌槽型金属橡胶制备工艺及试验研究

介绍了编织-嵌槽型金属橡胶的工艺方法。通过压缩试验,对比了编织-嵌槽型金属橡胶与普通金属橡胶的静态特性,研究了密度和厚度对编织-嵌槽型金属橡胶压缩性能的影响。结果表明:工艺参数相同时,编织-嵌槽型金属橡胶在承载能力、隔振频带以及性能的一致性等方面均优于普通金属橡胶;增大密度会使编织-嵌槽型金属橡胶的刚度升高,并使其线性阶段缩短;厚度对材料线性阶段的刚度和范围影响不大,而厚度的增加会降低材料在硬化阶段的刚度。     

离合器试验系统机械惯量电模拟控制方法研究

为解决传统离合器性能试验系统中机械惯性飞轮组重量大、调整困难及存在惯量级差等问题,将机械惯量电模拟技术引入离合器试验系统。通过分析汽车行驶过程中受力情况,建立了离合器动力学模型,并结合离合器试验系统特点,提出了转矩反馈转速闭环控制的机械惯量电模拟控制方法,并在离合器试验系统中实现,与传统机械惯性飞轮组模拟的不同路况条件下离合器起步对比试验。试验结果表明:该控制方法能够较为准确地模拟离合器起步过程中转速、转矩变化特点。     

基于GT-Power的消声器结构优化与验证

根据消声器的设计要求与设计标准,基于GT-Power的模拟分析,对某款消声器的结构优化展开研究。根据设定的消声器优化指标,在消声器的结构改进方案中,选定七个优化方案并进行对比分析。结合客户要求,设置权重,按照评价函数进行评价,选择优化方案一作为最终方案。基于DoE(Design of experiments)流程选择的优化方案一,尾管总噪声和二阶噪声有了较明显下降,实现消声器声学性能的较大提升,达到优化目的。     

基于正交实验的油气润滑系统参数实验研究

油膜厚度是油气润滑中一个非常重要的评价指标。利用油气润滑实验台,结合ECT电容电析成像技术,在正交实验法的基础上研究了不同供气压力、单次供油量和单次供油间歇时间三个润滑系统参数对水平油管中油气两相流油膜厚度的影响。实验结果表明：在实验研究的影响参数中,供气压力对于油膜厚度影响作用最大,单次供油间歇时间次之,单次供油量对油膜厚度的影响作用最小;同时在实验研究参数选取的范围内,得出最薄油膜厚度的实验条件为：供气压力0.4 MPa、单次供油量2 mL、单次供油时间间隔15 s。