六自由度串连机器人构型设计与性能分析

依据六自由度机器人设计"臂腕分离"的原则,基于D-H参数对六自由度机器人构型进行拓扑分类,得到32类三自由度臂部结构。研究了位置雅可比与构型奇异性之间的关系,区分出12类结构奇异构型和20类非结构奇异构型。对机器人臂部结构构型的负载能力特性进行分析,得到10类负载性能较好的非结构奇异构型。编制了臂部结构构型分类表,确定了基于负载能力的机器人构型设计原则,能用于指导机器人的构型设计。进行了机器人构型实例分析与蒸汽发生器检修机器人工程样机研制,验证了所提出构型设计方法的有效性。     

一种双操作模式混联机构的设计与可行性分析

针对串联、并联两种基础构型在性能上对偶互补而不能综合发挥的问题,引入运动分岔机构,提出一种可实现串并联切换的全新混联构型,并以此设计了一款可重构双操作模式机械臂。介绍机械臂的结构组成,分析可重构臂部各构型下的自由度,运用旋量理论分析3-RSR/S并联基座的自由度特性。通过对臂部邻接构型约束螺旋系的对比,进行可行性分析。根据臂部不同模式下的运动特性,基于中枢模式发生器(CPG)的控制理论,可实现臂部的多模式控制和模式切换;通过仿真实验对臂部模式切换可行性进行验证,结果表明,设计方案合理可行,并进一步完成了实物样机模型的设计。该新构型是复杂先进装备创新研制方面的新尝试,可推广至工位性质较多的特殊工况作业。     

脑外科机器人灵活度分析与设计

医疗辅助机器人的灵活性是衡量设计优劣的重要指标；从神经外科立体定向手术需求出发，定义了任务灵活度，提出了一种机器人工作空间灵活性的分析方法，并用该方法比较得出一种关节型机器和一种圆柱坐标机器人操作灵巧性上的差异，完成了机器人的构型选择。     

一种非对称并联机构的工作空间及其变化规律分析

对一种有奇异位形的二自由度并联机构进行工作空间分析。运用矢量封闭法对机构末端位置进行求解,推导出了机构末端的正反解表达式,并求得机构的雅可比矩阵。利用子空间叠加法求出理论工作空间,并讨论了反解不唯一、多种构型和奇异位形等因素对其空间形状的影响。分析了并联机构工作空间与各参数之间的关系,并以此为基础提出了工作空间逆向分析的概念,即从目标工作空间反求出机构参数。     

3-PTT型水平滑块式三杆并联机床运动学研究

结合“863”项目实施，这里对创新开发的3—PTT型三水平滑块式三杆平移并联机床机构进行了机构、自由度、运动学和工作空间研究，建立了有关运动学模型。这为正确选择该机床的设计结构和运动参数、实现机床控制提供了理论基础。理论研究证明，该机构的工作空间适合长形工件的三坐标加工，编程简单，是一种实用的并联机床构型。     

基于支链构造法的新型6-DOF并联机构构型设计

提出一种新型3支链6自由度机构构型设计方法。对于6自由度并联机构,支链对动平台没有自由度约束,只存在尺度约束。在每条支链中都加入一个球副,用以实现3转动自由度,其余运动副用以实现3移动自由度。以支链中移动副的数目为分类原则,得出了24种通用支链结构,在此基础上,对支链运动副轴线的位置进行特殊配置,得出了对应的新型支链结构。应用得出的支链结构,对其进行组合,设计出一系列6自由度并联机构,并且以简化运动学求解、扩大工作空间为目的,给出支链内部运动副轴线配置及支链空间拓扑位置的配置设计原则。对得出的新型3-RPPS机构进行运动学、尺度约束和工作空间分析,并建立与机构性能相关的尺度要素与构型综合的关系,验证了本方法的有效性。     

一种步态爬杆机器人的运动分析

介绍了一种步态机器爬杆运动,此运动是主要由上手臂、下手臂、上手部、下手部、臂部转动电机、腕部转动电机、夹持驱动电机相互配合来实现臂部关节步态翻越,腕部关节俯仰及手指对所爬杆件的夹持完成。实现该运动方式的结构简单,运动分级协调,工作稳定性高,能够快速攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物,适合用于实施对圆柱、类圆柱塔类建筑、工程设备的安装、检修、拆卸等工作,综合效益高。     

直驱风力发电机定子改造

从3 MW直驱发电机装配时出现的气隙问题出发,通过对电机整体检测和分析,得出是定子变形过大而导致气隙不均匀。针对原定子144个绕组基座采用拼装筒形结构刚性差的缺点,新定子将绕组基座改为整圆式筒形结构,而且将筒形结构与"盘形"定子设计成一体,提高了定子的刚度,新定子的气隙均匀度满足发电机的设计要求。     

筒形保持架设计问题的探讨

当前,单列向心短圆柱滚子轴承保持架从选材及加工工艺方面可归纳为车制和钢板冲压的两种结构。众所周知,车制保持架普遍采用铜料制造,而且在生产和使用上存在许多缺点。钢板冲压保持架,目前国内、外普遍采用“乙”形保持架,从大批生产着眼,优于铜料车制保持架,但因其模具及保持架本身结构的限制,保持架内滚子数量需相应减少;模具结构复杂,制造较繁,某些零件加工精度要求控制严格,方能保证产品质量。因此,改革产品结构,是产品设计工作面临的任务。 筒形保持架是目前较为理想的一种新结构。它优于“乙”形保持架,其特点是:窗孔改为成形压坡,代替原“乙”形保持架弯爪工序,简化了工艺;由于不需弯爪,使保持架内增加了滚子数量,从而提高了轴承的承载能力,延长了使用寿命;有利于生产过程机械化和自动化;轴承装配合格率高,旋转轻快灵活。 筒形保持架国内部份厂已在试验和小批生产,但产品设计计算方法及试验数据未臻完善。为了进一步试验研究及交流情况,现将我厂已成批生产的2000型新结构单列向心短圆柱滚子轴承筒形保持架产品主要尺寸的设计计算方法简介如后。     

三角形底盘筒形件复合模

对三角形底盘筒形件的成形工艺进行了分析，决定采用弯曲、拉深、胀形复合模等进行复合成形。介绍了复合模的结构、特点及工作过程。经生产验证该模具结构合理、生产效率高。有很好的技术经济效益。     

气缸散热片对压缩机温度场影响的试验研究

以传热学和空气动力学的研究成果为基础,应用正交法设计气缸散热片,并且对空压机以及气缸、气缸盖等温度进行了试验与测量;确认了不同的气缸散热片设计对压缩机的排气温度、气缸盖温度场、气缸温度场以及曲轴箱润滑油温度等各个部分温度的影响是各不相同的;该试验还证实了勃拉休斯关于附面层方程解的科学性。     

缸盖阀座密封带定直径位置尺寸的测量实践

介绍了采取逼近法,运用三坐标测量机检测缸盖阀座密封带定直径位置尺寸的测量方法。在对各类缸盖阀座的检测和过程质量监控中,已经形成一整套独特的方法和应用技巧,并在实践中取得良好的效果。     

内燃机气缸孔位置度误差测量方法和模型研究

针对内燃机缸孔位置度误差的测量要求，研究了四缸孔位置度的测量方法，建立了其误差测评的数学模型，并在此基础上研制了用于四缸内燃机缸孔位置度测量的专用测量仪器，该测量仪器在工厂使用中，取得了满意的测量效果。     

阀控液压伺服系统的辨识与优化设计研究

根据阀控缸电液位置伺服系统的组成,对系统中的阀控缸的数学模型进行了研究,并通过系统辨识的方法得到了阀控缸系统的闭环传递函数,控制器采用全维状态反馈,以二阶工程最佳为优化目标建立了系统的仿真模型。仿真结果表明该控制器实现了液压位置伺服系统的极点配置,完成了优化目标。表明全状态反馈控制能够提高液压伺服系统的位置跟踪精度,具有工程可行性。     

The ricochet of spheres and cylinders from the surface of water

A theory of ricochet is proposed which permits the effect of projectile spin to be accounted for. This effect is not explained by previous theories. The critical angles for ricochet for a sphere and for a spinning cylinder are calculated, and the theory of the spinning cylinder is applied to the Barnes Wallis “bouncing bomb” developed during World War II.     

Novel Cylinder Movement Modeling Method Based on Aerodynamics

The cylinder movement is affected by multiple factors and it is difficult to establish the accurate movement model of the cylinder. In order to improve the reliability of the production line design and to speed up the production line debugging, a novel cylinder movement modeling method based on aerodynamics is proposed. The kinetic theory, thermodynamic theory and kinematics knowledge are applied and integrated various factors which affect the movement characteristics of the cylinder are considered. According to the proposed mathematical model of cylinder movement, thecombined simulation software of cylinder movement based on Visual Studio and Visual Component (3D Create) is developed to calculate thevelocity, acceleration and movement time of the cylinders during the running of the assembly line. Comparison results of cylinder’s movement time under different intake air and displacement show that the mathematical model of cylinder movement based on aerodynamic is more accurate and the degree of fittingis 0.9846, which proves the effectiveness of the combined simulation software of cylinder movement. By the cylinder movement modeling method based on aerodynamic, accurate value of takt and the debug parameters can be calculated as a reference for the designers and debuggers of the cylinder-driven assembly lines.     

轴向柱塞泵配流副润滑特性的研究进展

介绍了国内外有关轴向柱塞泵配流副润滑特性方面的研究成果，并进行了综合分析和比较。指出需借鉴国外现有的关于轴向柱塞泵配流副压力分布规律的理论，确定最佳剩余压紧系数，现有的配流副结构设计方法和理论依据需进一步完善。建立了轴向柱塞泵配流副润滑特性试验平台，可在不同压力、温度、转速、结构下测试配流副间隙并得出配流副润滑膜的形成及变化规律。通过润滑特性测试平台还可以确定最佳水液压柱塞泵配流副润滑结构和材料配对，为研制出性能良好的轴向柱塞式水液压泵奠定实验基础。     

一种采用铰杆连接的气-液增压装置

该文介绍了两种基于无杆活塞气缸的气一液复合传动增压装置，分析了其工作原理，并给出了工作原理图与工作流程图。文章对系统的输出流量与输出力进行了分析计算，给出了相应的计算公式以及曲线分布图。该装置采用了主被动活塞并联结构，能够有效地避免串联式装置的气液两相容易混合的问题，技术性能较为完善，在输出力大小一定的条件下，能够显著地减少系统的压力和体积。     

A Study of Torn and Folded Metal (TFM) on Honed Cylinder Bore Surfaces

Torn and folded metal (TFM) on honed cylinder bore surfaces has been observed and studied for decades. However, there is no objective and quantitative method for ranking the severity of TFM. Studies on its effect on the scuffing resistance of a cylinder bore and piston skirt/piston ring are also very limited. Machined surfaces are currently evaluated and ranked qualitatively based on fax film images. The results may vary greatly depending upon the individual's experience and also the image quality. In this study, an attempt has been made to develop a method that can be used to evaluate cylinder bore surfaces objectively. A “surface index” has been developed for classifying honed bore surfaces. To further examine the effect of TFM on a cylinder bore performance, bench tests have been conducted to evaluate cylinder bore scuffing resistance and its correlation with the bore surface quality in terms of the value of the surface index.     

Vortex motion induced by the piston of an internal combustion engine

A theory is developed for the calculation of the shear area of the vortex generated by a piston sliding on a stationary surface. The results are compared with those obtained experimentally from a test rig using water as the working fluid. Reasonable agreement has been obtained between theory and experiment. The work is of relevance to the study of gas motion in the cylinder of an internal combustion engine. It is concluded that the vortex motion is not important at high engine speeds.