基于无线可充电传感器网络充电路线规划的相关研究

本文主要针对无线传感器网络WSN的相关研究,利用移动充电器定期为传感器的电池补充能量,从而源源不断地为WSN提供稳定的能量使其正常运转。首先通过建立数学模型,对如何消耗最少的能量以及传感器电池最小容量的问题,给出最优的方案。其次对消耗最少能量,即最短路径进行了定性与定量分析。利用MATLAB将给定数据的经纬度按照公式转化为横纵坐标,并且建立各个传感器以及数据中心绘制在二维散点图中,观察其分布地区。最后对转化出的横纵坐标以及散点图进行模拟退火分析,得到移动充电器最优的行走路线,分别求出每个移动充电器所经过的传感器的电池的最低容量。     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

变截面涡旋盘高速铣削仿真加工与实验研究

为减小变截面涡旋盘涡旋齿的变形,提高加工精度,需确定合理的铣削参数。开展了变截面涡旋盘高速铣削仿真与实验研究以确定铣削参数的合理取值范围;选用HT250变截面涡旋盘为研究对象,研究了更接近实际的材料本构模型、刀-屑摩擦模型和热传导控制方程等关键技术;建立了变截面涡旋盘几何模型和简化后的二维铣削模型,利用ABAQUS软件仿真切屑成形过程及不同的铣削参数对铣削力、铣削热影响的变化曲线;通过多因素正交实验加工变截面涡旋盘。结果表明:当主轴转速为3500 r/min、每齿进给量为0.1 mm以及切削深度为2.5 mm时进行铣削更加合理。铣削变截面涡旋盘的研究为加工参数的选择提供了依据和参考;依据实验后所得的铣削参数进行铣削可减小铣削力、铣削温度及齿变形,提高了变截面涡旋盘的加工效率和质量。     

变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏模型的研究

为定量研究变截面无油涡旋压缩机轴向间隙泄漏,基于等熵层流流动理论,建立了变截面涡旋压缩机在任意主轴转角时轴向间隙泄漏量的计算模型。通过求解该模型,分析了泄漏量与泄漏线长度、涡旋齿齿厚、工作腔容积、腔体温度之间的数值关系,得出基圆半径、轴向间隙对泄漏量影响的变化规律。为了验证计算模型的准确性,利用FLUENT软件对涡旋压缩机的工作过程进行仿真模拟,得出泄漏气体的速度、密度,并计算出轴向间隙平均泄漏流量,将模拟结果和理论计算结果进行了对比。结果表明:2种方法所得到的泄漏量变化趋势基本一致,该研究为新型线涡旋压缩机涡旋盘的加工、装配和密封提供理论参考提供理论参考。     

柱塞式调节阀壁面粗糙度对流量系数影响的数值模拟研究

以通径为50 mm的柱塞式调节阀为研究对象,通过改变壁面粗糙度,并通过CFD软件Ansys Fluent对仿真模型进行流量系数的稳态研究,得到了流量系数随相对开度和壁面粗糙度的变化关系。将数值仿真结果与理论结果和试验结果作对比,仿真结果与理论曲线的变化趋势一致,可以得出该阀门符合等百分比的流量特性;仿真结果与试验结果比较,发现在小开度和大开度时误差较大,整体上吻合度较高。分析壁面粗糙度为0,100,200和300 μm的流量系数,可以得出在小开度和大开度时,粗糙度对流量系数的影响较大,这为调节阀制定合理的调节范围奠定了理论基础。     

工业生产条件下烧结温度对粉末冶金Fe-Cu-C合金组织和性能的影响

在实际工业生产条件下采用粉末冶金技术制备Fe-Cu-C合金,研究了烧结温度(1 060～1 160℃)对其密度、显微组织、物相组成、力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,合金的密度先增大后降低,并在1 140℃时达到最大值(7.02 g·cm-3);随着烧结温度的升高,合金组织中颗粒的球化程度提高,孔隙的尺寸减小、数量降低,显微组织趋于稳定,铜相衍射峰消失,Fe4Cu3相衍射峰出现;合金的抗拉强度、硬度随烧结温度的变化趋势与密度的基本相同,且均在1 140℃时达到最大值,分别为460 MPa,185 HRB,拉伸断口均主要呈脆性断裂特征;工业生产条件下制备的合金的力学性能指标基本与在实验室条件下制备的相吻合。     

自旋对角接触球轴承弹流润滑与油膜刚度的影响

根据角接触球轴承自旋运动特征，同时考虑弹流润滑效应，建立角接触球轴承考虑自旋运动的弹流润滑模型；采用多重网格法求解弹性变形，利用有限差分法迭代求解雷诺方程，得到较为精确的数值解；分析不同赫兹接触压力、滚道表面粗糙度下自旋对角接触球轴承弹流润滑和油膜刚度的影响。结果表明：考虑自旋时随着Hertz接触压力、自旋角速度增大，油膜厚度减小，油膜压力增大，油膜承压区域呈细长状，并向接触中心靠近；随着滚道表面粗糙度幅值增大，油膜压力和膜厚均出现了波动，且考虑自旋运动时，轴承油膜厚度明显减小，油膜局部压力峰值更大；随着卷吸速度、润滑油黏度增大，油膜刚度减小，而考虑自旋运动时油膜刚度值更大；随着自旋角速度增大，油膜刚度逐渐增大。     

某轴承装配车间总体布局与物流优化方案

针对某轴承装配车间存在物流交叉和回流、资源配置不合理和生产线不平衡导致效率低下等问题,采用SLP和SHA工业工程的方法,分析现有装配车间的设施布局、物料搬运和物流通道,得出作业单位与物流关系和作业单位与非物流关系图。优化物流路线、物流通道和搬运设施类型及数量,分析对比了新旧方案的产能和平衡率,最后用3D Max软件绘制出轴承装配车间的三维效果图。实践表明,优化后生产效率大大提升。     

下肢外骨骼机器人踝关节建模及动力学仿真

下肢外骨骼机器人是一种具有辅助助力和医疗康复功能的智能型机械装置。本文通过对人体踝关节结构分析,设计了被动气弹簧踝关节下肢外骨骼机器人,并建立了被动踝关节力学模型;利用OpenSim获得了正常人行走时一个步态周期髋、膝关节步态数据,将其导入ADAMS对所设计的下肢外骨骼机器人踝关节未加气弹簧和加气弹簧两种模型进行了动力学仿真,通过对两种模型运动曲线对比分析,验证了所设计的下肢外骨骼机器人在步态行走和动力学方面的可行性和正确性。