气动软体机械臂模块变刚度性能分析

根据现有的气动软体机械臂的特征,为解决软体机械臂存在的结构刚度不足的问题,提出了一种软体机械臂模块。该模块采用耦合变刚度原理,由上下两端连接板、位于两连接板之间的外部弯曲硅胶气囊和中部变刚度硅胶气囊组成,可实现连续软体机械臂的模块化和变刚度,提升软体机械臂的负载能力。基于硅胶的超弹性材料特征,建立了新型软体机械臂模块的非线性力学模型并通过该模型完成了变刚度性能分析。在充分考虑各硅胶气囊的驱动力矩和模块的弯曲运动的基础上,设计了静态拉伸试验,对模块的变刚度气囊通过施加冗余驱动力矩来实现变刚度的效果进行了分析。通过试验与论证,总结出了模块充气压强与模块结构的刚度之间的变化规律,为气动软体机械臂刚度的计算和这种模块的实际应用提供了理论支持。     

多孔储液介质自润滑机理研究进展

多孔储液介质是启发自关节软骨的仿生摩擦材料,因具有良好的自润滑性能,在工业生产中发挥着重要作用。早期多孔储液介质多是针对不同基体材料及骨架结构进行优化设计,或是根据单因素理想边界建立润滑数值模型,对多孔储液介质的润滑机理缺乏系统的理论描述,限制了其大规模的工业应用。根据不同的结构形式和润滑机理,将多孔储液介质分为有限直孔储液介质和随机多孔储液介质,总结了有限直孔储液介质中空化现象、流体运动、惯性效应、气-液耦合对润滑性能的影响,论述了基于渗流力学、流-固耦合作用的随机多孔储液介质自润滑理论的发展,以及多孔储液介质的应用现状。分析和讨论了多孔储液介质自润滑机理研究的难点问题,对推动多孔储液介质润滑机理的研究和工程实践应用具有重要的参考意义。     

车载装配式金属丝网和硅橡胶隔振器性能对比分析

针对陆用车载装配式JZP-20T型隔振器极端和常规服役条件,分别采用金属丝网和硅橡胶作为阻尼材料,以金属丝网和硅橡胶的细观结构与减振机理为基础,重点对比分析了两种阻尼材料隔振器的机械力学性能,特别是刚度和阻尼性能.分析结果表明两种阻尼隔振器的静、动刚度曲线均表现出明显的非线性,金属丝网隔振器刚度的非线性较橡胶隔振器更明显;在较小激振幅值下,金属丝网隔振器阻尼性能要好于橡胶隔振器;随着激振幅值的增加,两种阻尼材料隔振器损耗因子都有所减低,但橡胶阻尼性能的稳定性要优于金属丝网.研究结果对车载装配式隔振器的工程应用具有一定的指导意义.     

清扫车工作参数对清扫效率的影响研究

针对清扫车清扫效率的影响因素问题,对盘刷转速、清扫车速以及风机风量3个工作参数进行了研究,利用ADAMS建立了盘刷机构运动学模型,模拟了不同盘刷转速和清扫车速下的盘刷运动情况,得到了相应的清扫轨迹,通过对比结果选取了最佳的轨迹,并取其对应的盘刷转速与清扫车速作为后续优化的初始参考值;利用Matlab数据拟合工具分别对3组不同清扫车风机风量下的盘刷转速、清扫车速及清扫效率的试验数据进行了拟合,提出了给定风机风量下清扫效率与另外两者之间的关系式,并应用Matlab中的fmincon函数对其进行了优化。研究结果表明,在8 235 m3/h的风量下,盘刷转速为106 r/min,清扫车速为6.38 km/h时,能够在达到理想的清扫效率的同时有效地减少清扫车的噪声和能耗,这可为清扫车工作参数的选择提供参考。     

基于田口正交法的小计量称重配料系统优化设计

针对小计量称重配料过程中人工配料效率低、精度低的问题,对小计量称重配料系统的电磁振动供电电压、落料口高度和出料口大小方面进行了研究,提出了一种自动称重配料系统。通过称重配料实验平台,得出了电磁振动供电电压、落料口高度和出料口大小3个参数的实验数据,利用田口正交实验对称重系统的这三个参数进行了望目特性分析,获得了影响称重精度的因子贡献率以及因子间的交互作用。研究结果表明,田口正交实验法在材料颗粒较均匀的条件下可以优化称重配料系统参数,提高了计量准确度,为小计量称重配料系统的设计提供了参考依据。     

漂浮基空间机械臂的反演滑模容错控制

讨论了载体位置不受控制的情况下,漂浮基三杆空间机械臂系统的滑模容错控制问题.选择合适的坐标系,利用拉格朗日第二动力学方程,结合系统质心定义,根据系统动量守恒原理,建立漂浮基三杆空间机械臂系统的动力学方程.依据非奇异滑模控制和积分滑模控制理论提出切换函数,基于反演的控制策略,结合高阶滑模控制理论,提出了一个新型的控制率,...     

金属橡胶包覆阻尼结构的高温耗能特性

以304奥氏体不锈钢丝为材料制备得到不同密度(2.000,2.286,2.571g·cm~(-3))的金属橡胶并装配成金属橡胶包覆阻尼结构,研究了环境温度(25,100,200,300℃)对该阻尼结构耗能特性的影响以及金属橡胶密度、加载振幅(0.2,0.5,0.8,1.0mm)和频率(1,2,3,4,5 Hz)对其高温(300℃)耗能特性的影响。结果表明:100～300℃下金属橡胶(密度2.286g·cm~(-3))包覆阻尼结构的耗能、最大弹性势能和损耗因子均略低于25℃下的,但是相差较小,说明该金属橡胶在高温下具有良好且稳定的阻尼性能;在300℃下,随着振幅的增大,金属橡胶(密度2.286g·cm~(-3))包覆阻尼结构的耗能和最大弹性势能增加,损耗因子降低,而频率对高温耗能特性的影响较小;随着金属橡胶密度的增加,300℃下的最大弹性势能和耗能增大,损耗因子呈波动性变化。     

高温环境下编织-嵌槽型金属橡胶的疲劳特性分析

采用拉-压式组合试验工装,以位移控制的加载方式对编织-嵌槽型金属橡胶进行了疲劳试验,研究了常温（25 ℃）及高温（300 ℃）环境下编织-嵌槽型金属橡胶在不同加载振幅下的疲劳特性,并通过平均刚度、等效黏性阻尼系数及其损伤因子对构件的损伤演化过程进行了表征。结果表明：编织-嵌槽型金属橡胶构件的疲劳损伤形式表现为磨损、断丝以及塑性变形;构件在各种试验条件下的疲劳过程均可分为刚度强化期和刚度衰减期,而构件力学性能的衰减主要发生在刚度衰减期;温度的升高或振幅的增大均会显著增大构件的积累损伤,进而缩短其使用寿命。     

橡胶双轴拉伸试验机的研制与试验研究

基于国内外双轴拉伸试验机的研究现状与橡胶材料双轴拉伸试验的需求,自主研制了一台集成了高精度应变测量系统的橡胶双轴拉伸试验机。通过对试验机的总体设计进行分析,设计了双轴拉伸试验机的主机结构及试验机的测控系统,最后将试验机主机与测控系统进行集成调试,完成整个橡胶双轴拉伸试验机的研制工作。利用所开发的双轴拉伸试验机对哑铃状炭黑填充天然橡胶试件进行多次X向和Y向的单轴拉伸试验,将试验结果与万能试验机的结果进行对比,验证了试验机的两轴拉伸性能的一致性、重复性与准确性;对所设计的十字形橡胶试件进行了等双轴拉伸试验,通过对结果的分析证明了试验的准确性。     

基于二维视觉的管道振动监测方法

为实现管道振动的在线监测,提出一种基于二维视觉相机的管道振动测量系统。通过二维视觉相机对管道表面的人工预制条纹图案进行实时采集,再采用所提出的图像处理算法对条纹图像进行处理,提取管道径向二维振动信息,从而实现管道振动的监测与分析。通过SOLIDWORKS运动仿真和成像模块建立管道的视觉测量模型,模拟4种不同振幅和频率的管道振动,并通过仿真成像条纹序列得到各振动模式下的振动信号,验证了所提出方法的可行性与准确性。最后与基于电涡流传感器的测量方法进行对比实验,结果表明所提出方法可实现管道径向二维振动的同步测量。