基于结合部刚度特性的丝杠可靠性试验台模态分析

为获得自主设计的丝杠可靠性试验台的动态特性,对试验台进行有限元动力学建模。针对丝杠系统具有大量可动结合部、但传统有限元方法不能很好模拟结合部接触的特点,采用赫兹弹性体接触理论计算丝杠螺母、导轨和轴承三类结合部的接触刚度,由此建立修正后的有限元模型。利用力锤激励法对试验台进行了试验模态分析,对比试验与修正后模型结果,模态频率最大误差不超过4%,验证了模型的精度,为退化试验后下一步的丝杠故障诊断和寿命预测提供了动力学依据。     

三指灵巧手结构设计及接触力规划

针对传统灵巧手追求灵活性而带来其外形尺寸过大、结构复杂的问题,设计一种小巧紧凑而灵活性高的全驱动三指灵巧手并建立其三维模型。采用拉格朗日法建立单手指动力学模型并进行动力学分析。然后将灵巧手三维模型导入ADAMS软件中建立灵巧手虚拟样机进行仿真,得到其运动学与动力学等性能曲线。利用MATLAB软件对其动力学方程进行数值分析,其理论分析结果与ADAMS仿真结果一致,验证了理论计算的正确性和灵巧手结构设计的合理性。基于拉格朗日乘子法求取抓取力初值,通过引入稳定系数对其进行优化得到优化接触力,同时也验证了其在手指关节驱动力矩约束下的合理性,为灵巧手手指抓取力计算提供了新的参考。     

一种振动翼栅的综合设计

根据某风洞实验室的要求设计了一种振动翼栅,运用SolidWorks软件建立了振动翼栅的三维模型。采用拉格朗日法建立了振动翼栅的动力学方程,得到电机力矩的函数方程。基于ADAMS虚拟样机对机构进行动力学仿真。并用MATLAB软件对动力学模型进行分析得到力矩的函数曲线,其与仿真得到的结果一致,说明了动力学模型的正确性和机械结构设计的合理性。基于MATLAB软件分析得出电机输出最大力矩的条件,计算出最大力矩,选择电机参数,完成控制系统设计。完成样机实验,机器运行良好。     

全地形六轮移动机器人的设计与制作

设计制作了一种六轮独立驱动差速转向的全地形移动机器人,分析了六轮驱动和差速转向在全地形移动机器人应用上的优势。对移动机器人进行整体设计,建立了全地形六轮移动机器人平面差速转向的动力学模型,在研究动力学模型的基础上得到电机参数,选择合适的驱动电机和减速器。运用ADAMS虚拟样机对移动机器人的关键尺寸进行多目标优化,得到在一定约束条件下的最优设计尺寸。运用SolidWorks软件建立了三维模型,完成机器人的机械系统搭建和控制系统搭建。     

三轴加载天平校准平台的优化设计

在优化驱动的设计理念指导下对新型天平校准平台进行设计。在方案设计阶段,采用双移动龙门架配合固定加载端实现多点多轴向加载,选用伺服电动缸提供加载力,达到了力的精确控制;龙门架移动机构选用配合导轨滑块的齿轮齿条机构实现高精度运动。确定方案后对龙门架零部件进行拓扑优化,然后对龙门架和固定端两个装配体进行尺寸优化。优化结束后,主要加载工况的形变量减小了30. 6%,龙门架质量减小了6. 9%。最终此平台可实现多轴向、高精度力控制和坐标式加载;与现有的校准平台相比,大幅度减少了人工操作,提高了校准结果的可靠性。