自适应锅炉管道检测机器人的越障性能研究

针对电厂锅炉管道内移动作业机器人的越障策略及其运动控制,选择环形台阶这种管道中的典型障碍,建立了跨越台阶型障碍时的机器人力学模型,分析其最大越障能力。利用SolidWorks建立机器人的三维模型,将模型导入ADAMS中建立其仿真模型;进行针对不同台阶高度的越障仿真试验,分析越障过程中履带足电机输出力矩、自适应机构的弹簧力等参数的变化规律。结果表明:机器人的主体质心在越障过程中始终与管道轴线重合,3个履带足质心时刻围绕机器人主体质心对称变化;随着台阶高度的增加,机器人电机力矩和弹簧力呈正相关上升,最大能够越过台阶高度为23mm的环形台阶障碍。     

小口径管道自适应内检测机器人研究

小口径管道在船舶、石油化工等工业领域具有广泛应用,其内部状态对设备的安全运行具有重要影响,管道自适应内检测机器人是对管道内部状态检测的有效方法.通过Solidworks建立轮式管道内检机器人仿真模型,对其适应管径变化及转弯的能力进行分析.通过ADAMS方法对内检机器人进行模拟计算,依据实际工况进行条件约束,对机器人的爬行运动学及动力学进行仿真分析.结果 表明,所设计小口径管道内检测机器人具有一定范围的管道变径及转弯自适应能力,可适应95mm到105mm之间的管道直径变化,可顺利通过的管道最小转弯半径为200mm;在给定速度与预紧力的情况下,轮子与管壁间的力随着管径变小而增加.     

便携式苗木移植机操作把手减振优化设计

为减少苗木移植机作业时的把手振动,提高移植机操作舒适性,应用ADAMS软件,以减振器弹簧刚度系数、阻尼系数和激振频率为自变量,以把手质心处加速度均方根值为目标函数,进行了单因素设计研究和3因素3水平试验设计振动仿真,并利用SAS9.1.3软件对仿真数据进行了分析。分析结果表明:弹簧刚度系数、阻尼系数和激振器频率这三个因素对把手质心处加速度均方根值的影响均显著,且其影响的主次顺序为阻尼系数、激振器频率、弹簧刚度系数。仿真优化结果表明:当阻尼系数为10 Ns/m,激振力频率为33 Hz,弹簧刚度系数为4 000 N/m时,把手质心处加速度均方根值最小(1.0118 m/s2)。通过试制样机进行实际检测表明该优化分析减少了把手的振动,同时也为减震器的设计提供了理论参考。     

两端支承输流管道的稳定性和临界流速分析

推导两端支承梁弯曲振动的频率方程和振型函数的解析表达式。利用频率方程讨论两端扭转弹簧刚度变化对梁的前两阶弯曲振动特征值的影响。以两端支承梁的振型函数为假设振型导出两端支承输流管道在定常流作用下临界速度的解析表达式,为今后分析这类系统的动态响应提供理论依据。利用临界流速公式系统地分析和讨论扭转刚度、重力系数和轴向预紧力对管道临界流速的影响特性。研究结果表明,量纲一扭转弹簧刚度在0到50区间内变化时对临界流速的影响较大,但大于50时影响明显减弱。当重力系数和轴向预紧力增大时,临界流速也随着增大。一般而言,两端扭转弹簧刚度越大也会增大相应的临界流速值。     

微小型零件螺纹连接中预紧力的精确控制

针对不同的螺纹副间摩擦力不确定,仅靠提高扭矩的控制精度无法保证预紧力一致性的问题,提出了一种预紧力控制方法——扭矩/时间控制法。该方法基于螺栓弹性变形范围内预紧力与扭矩、转角的关系,根据恒定转速下扭矩随时间变化的斜率关系以及系统的刚度,对每对螺纹副施加不同的拧紧力矩,以提高预紧力的一致性。仿真模拟带碟形弹簧垫圈的螺纹副拧紧螺母的装配过程,按照扭矩/时间控制法进行分析,结果表明,刚度与扭矩斜率比在±0.02%内波动时,预紧力控制精度为2.94%,说明扭矩/时间控制法具有较好的精度。     

缸内直喷氢气发动机液压式氢气喷射系统仿真

为研究与缸内直喷氢气发动机相匹配的液压式氢气喷射系统特性,采用AMESim软件建立了缸内直喷氢气发动机液压式氢气喷射系统仿真模型,利用所建立的模型模拟分析了氢气喷射系统工作的动态过程,采用单因素分析方法研究了液压管路结构参数、液压油绝对黏度和供油压力、复位弹簧预紧力和弹簧刚度对氢气喷射系统针阀响应延时的影响规律。最终决定选取复位弹簧预紧力210 N、弹簧刚度190 N/mm、供油压力10 MPa、液压管道a直径4 mm、液压油绝对黏度51 cp作为缸内直喷氢气发动机匹配的氢气喷射系统的结构参数,为电控液压式氢气喷射系统的设计提供了参考。     

基于Pro/E与ADAMS管道机器人设计仿真

针对ADAMS分析能力强大、建模功能弱的特点,运用Pro/E创建机器人虚拟样机,基于Pro/E与ADAMS对机器人进行联合仿真。主要介绍了联合仿真技术,指出样机导入过程中需要注意的关键问题,利用接口模块Mechanism/Pro对管道机器人进行了联合仿真,研究分析了机器人在管道内的运动特性,并对弹簧预紧力与样机驱动轮直径进行了优化。仿真结果表明,所设计的管道机器人能够满足设计指标要求,其结论可作为研制管道机器人物理样机的理论依据。     

用于管道内检测的定心系统设计与分析

针对内径为Φ100~150 mm工业管道内检测的需求,设计了一种采用直流电机驱动、利用弹簧实现径向尺寸主、被动调节的定心系统。在介绍了工作原理及机构组成的基础上,对系统各组件的力学特性进行了分析。利用ADAMS软件建立了定心系统的虚拟样机运动学仿真模型,得到了系统运行时偏心位移和移动速度的变化曲线。仿真表明,该系统能顺利通过水平放置的"L"型管道,定心精度可达0.2 mm,水平直管移动速度为500 mm/s,具有良好的稳定性。     

电池包装机凸轮送料机构的稳定性优化

为了提高电池包装机的包装效率、减振降噪、提高电池包装质量,建立凸轮送料机构的虚拟样机模型并基于Adams分析软件进行机构的动力学仿真,基于动力学曲线特性的分析对凸轮廓线进行改进设计并进一步探讨了弹簧参数对机构的影响,找到最优的弹簧刚度及预紧力。仿真及试验结果表明:改进后的凸轮送料机构动力学特性明显变好;凸轮廓线和弹簧参数是影响凸轮机构运行稳定性的重要因素,当从动摆杆采用五次多项式运动规律,弹簧刚度为0.2 N/mm,预紧力为15 N时,机构稳定性最好,整机噪音明显降低,对提高电池包装质量和延长机器的使用寿命具有重要意义。     

基于AMESim的长江船闸液压启闭机液压系统中插装式平衡阀稳定性分析

以长江船闸液压启闭机液压系统为对象进行研究,利用AMESim软件搭建该液压启闭机液压平衡回路仿真模型,并对整个船闸开启过程和关闭过程中插装式平衡阀内主阀芯弹簧刚度等主要参数进行单因素仿真。利用统计学分析这些单因素参数对长江船闸液压启闭机液压系统稳定性的影响。基于L₂₅(5⁴)正交试验,采用方差和极差分析法处理液压缸运行的压力曲线,得到选择范围内最佳的参数组合。结果表明：平衡阀内控制阻尼孔和主阀芯刚度等主要参数对液压缸运行压力和速度平稳性会产生重要影响,且通过正交试验可知较优参数组合为：阻尼孔尺寸0.71 mm,主阀芯弹簧刚度402 N/mm,主阀芯弹簧预紧力60 N,单向阀芯弹簧刚度3.87 N/mm。为螺纹插装式平衡阀的设计及液压启闭机液压系统参数优化提供指导。