一种仿生折展机构设计与应用研究

以合瓣高脚蝶形花冠的迎春花为例,对花朵开放过程中的展开过程进行提取,设计出一种能够实现折展功能的仿生折展机构,根据花瓣开放展开形态,并根据机构学概念,提出一种仿花瓣折展机构设计概念模型,通过机构构件运动副数目方程组和运用胚图法完成对七杆以下平面闭环机构的构型综合,并从中优选可用机构构型作为仿花瓣折展机构单元,对折展单元...     

剪叉弯曲折展变胞机构的设计与分析

提出了一种基于剪叉机构单元的剪叉弯曲折展变胞机构单元,给出了构造该变胞机构的约束条件。建立了该机构单元运动的数学模型,通过计算分析了该机构的自由度和运动形式。提出了剪叉弯曲折展机构单元在剪叉机构运动和弯曲机构运动状态转变的工程实现方法,并通过计算分析得到了实现该方法所需的杆长约束条件和角度初始条件。提出了控制机构单元弯曲曲率的方法,通过数值计算得到了限位连杆长度与弯曲曲率的定量关系。该机构单元可以串联组合用于大尺寸物体的抓取。建立了单个机构单元以及两个机构单元组合的三维模型,进行了运动仿真模拟,验证了设计的可行性。     

平面双稳态柔性机构的设计

讨论了平面双稳态的物理含义以及平面双稳态柔性机构的主要分析理论;在实例模型分析的基础上提出了允许设计者调整稳定平衡位置的强迫式双稳态柔性机构设计思想,并结合实例对这一设计思想进行了理论分析。结果表明,这可极大地提高机构工作时的精确性、稳定性、可靠性。     

大型二维多折展开平面天线机构设计及动力学特性分析

随着空间对地观测范围和观测精度要求的不断提升,对大型平面可展开天线机构的需求越来越迫切.本文提出了一种全新的空间大型二维多折展开相控阵天线机构,对其进行了构型优选、结构设计及动力学特性分析.首先,建立了综合评价指标,优选出综合性能最优的天线整体构型方案.其次,对天线机构各部件进行了详细的结构设计,进行样机的研制与展开原...     

平面柔顺机构的自由度

柔顺机构是一类借助其柔性元素自身的弹性变形来传递运动、力或能量的装置。由于引入了柔性元素,柔顺机构中构件和运动副常常无法严格区分,导致其自由度概念有别于刚体机构的自由度,甚至带有一定的模糊性。在总结柔顺机构的结构和运动特点的基础上,分析确定机构自由度应遵循的基本准则,并给出可用于全面描述柔顺机构的两种自由度的定义(刚性自由度和柔性自由度)和相关推论。通过几种典型柔性元的伪刚体建模的讨论以及相关设计实例的分析,给出一种行之有效的平面柔顺机构自由度的计算方法。     

基于附加弹簧双滑块四杆机构的柔顺恒力机构设计

给出一种基于伪刚体模型的柔顺夹持器设计方法。基于附加弹簧双滑块四杆机构构造了一种具有恒力特性的柔顺夹持机构。建立了机构位置分析模型,利用虚功原理构建运动静力学方程,分析弹簧刚度对机构输出特性的影响,获得了具有一种恒力特性的柔顺夹持机构设计方法。基于伪刚体模型,将附加弹簧以柔性模块替代,得到一种新型柔顺恒力机构。利用有限元分析软件验证该机构理论模型建立柔顺恒力机构的可行性;构造了一种具有对称结构形式的新型柔顺恒力夹持器。该柔顺恒力夹持器的设计方法也可应用于其他类型附加弹簧机构的非线性刚度特性柔顺机构设计。     

基于螺旋理论的三棱锥折展机构构型综合与组网

研究折展单元机构构型综合对于可展开天线机构创新设计具有重要意义。根据三棱锥折展单元机构多运动输出期望公共运动和期望同步运动自由度要求,基于螺旋理论约束综合法,完成机构公共运动和耦合同步运动支链的构型综合,获得了多种基本折展单元构型,并结合应用实际确定一种优选三棱锥折展单元机构。根据3RR-3RRR单元折展机构的组网方式和组网运动的要求,采用螺旋理论进行了运动副的构型设计和优化,综合出一种具有耦合自由度的高刚度三棱锥折展单元组网机构。所采用的构型综合方法实现了螺旋理论约束综合法在折展机构构型综合中的应用,为具有多运动输出部件耦合运动要求的机构综合研究提供参考。综合得到的机构适用于星载构架天线反射器等空间曲面支撑类机构应用需求,具有广泛的应用前景。     

百米级多超弹性铰链抛物柱面天线折展机构设计与运动学分析

为了满足空间任务需要,对可折展薄膜天线应用需求非常迫切,且朝着大展收比、高精度化、轻质化的方向发展.提出一种百米级多超弹性铰链抛物柱面天线折展机构,该机构主要由超弹性铰链、三棱柱伸展臂、横向折展肋、同步铰链和索网组成;三棱柱伸展臂能够进行纵向折展,横向肋进行横向二次折展.该机构采用模块化设计,依靠横向和纵向分布的超弹性...     

平面机构运动分析的有限元件法

要使用一种特殊有限元的方法进行平面机构的运动分析,需首先对组成平面机构的常用单元进行分析,并给出了描述单元的变形模态参数与单元节点坐标之间的函数关系,进而用传递函数的概念对机构的位置,速度和加速度进行分析,在此基础上,编制了计算机程序,对ＺＬ５０装载机的工作装置的运动进行了计算给出了数值模拟结果。     

Design and Modeling on Stranded Wires Helical Springs

A stranded wires helical spring is formed of a multilayer and coaxial strand of several wires twisted together with the same direction of spiral. Compared with the conventional single wire spring, the stranded wires helical spring has the notable predominance in strength, damping and vibration reduction, which is usually used in aircraft engines, automatic weapons, etc. However, due to its complicated structure, the precise computation of its strength and rigidity need be a correct mathematical model, which then will be imported to finite element analysis software for solutions. Equations on solving geometric parameters, such as external diameters of strands and screw pitches of wires, are put forward in the paper. It also proposes a novel methodology on solving geometric parameters and establishing entity models of the stranded wires helical spring, which provides foundation of computing mechanical parameters by FEA. Then mathematical models on the centre line of the strand and the surface curve of each wire, after closing two ends in a spring, are proposed. Finally, geometric parameters are solved in a case study, and a 3D entity model of a spring with 3 layers and 16 wires is established, which has validated the accuracy of the proposed methodology and the 3D entity mathematical model. The method provides a new way to design stranded wire helical spring.     

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。     

微加工气敏元件的结构设计与模拟分析

提出了一种基于MEMS工艺的薄膜型气敏元件结构，对其工艺进行了阐述。该气敏元件结构主要包括5层。采用ANSYS对气敏元件结构进行热模拟分析，得到了该结构的温度场和中心点响应的较优结果：响应时间3s，达到稳态时间28s，薄膜中心点稳态温度359．013℃。     

基于ANSYS的高速车门变形分析

运用有限元法，对高速车门变形进行了研究，建立了以壳单元为基本单元的车门有限元分析模型，经过计算分析，获得了车门受载后的变形分布情况，为车门结构的优化提供了理论依据。     

复合材料飞轮结构有限元分析与旋转强度试验

飞轮储能技术是一种机械能量储存方式。储能密度是衡量飞轮储能系统优劣的重要参数,如何提升储能密度,是飞轮储能技术研究的重要内容之一。本文运用ANSYS有限元分析软件对复合材料飞轮转子进行有限元分析,得到不同转速下结构应力与应变的分布,计算得到飞轮理论极限转速为950 r/s,飞轮外缘线速度836 m/s。对飞轮进行高速旋转强度、破坏试验。在试验中,利用电涡流传感器测量轮毂侧壁形变,飞轮形变测量值和理论预计值基本一致。试验飞轮边缘最高线速度达到796 m/s,储能密度达到48 Wh/kg。     

基于ANSYS分析的机架优化设计

运用有限元理论和有限元分析软件ANSYS的APDL参数化程序设计技术，对某型机车电源机架进行优化分析，得到了合理的结构形式和尺寸，在满足工程要求的情况下，节省了大量的工程材料。     

Analysis of frequency characteristics and sensitivity of compliant mechanisms

Based on a modified pseudo-rigid-body model, the frequency characteristics and sensitivity of the large-deformation compliant mechanism are studied. Firstly, the pseudo-rigid-body model under the static and kinetic conditions is modified to enable the modified pseudo-rigid-body model to be more suitable for the dynamic analysis of the compliant mechanism. Subsequently, based on the modified pseudo-rigid-body model, the dynamic equations of the ordinary compliant four-bar mechanism are established using the analytical mechanics. Finally, in combination with the finite element analysis software ANSYS, the frequency characteristics and sensitivity of the compliant mechanism are analyzed by taking the compliant parallel-guiding mechanism and the compliant bistable mechanism as examples. From the simulation results, the dynamic characteristics of compliant mechanism are relatively sensitive to the structure size, section parameter, and characteristic parameter of material on mechanisms. The results could provide great theoretical significance and application values for the structural optimization of compliant mechanisms, the improvement of their dynamic properties and the expansion of their application range.     

固定-导向柔顺杆件6R伪刚体模型

为提高固定-导向型伪刚体模型的计算精度,基于伪刚体模型的原理提出了一种固定-导向6R伪刚体模型。建立了该模型的运动学方程,并根据逆运动学分析方法及优化算法求解了模型的4个最优特征半径系数和3个扭簧刚度系数。通过数值算例模拟固定-导向6R伪刚体模型的末端动作路径,并将其与固定-导向2R伪刚体模型及柔顺杆件的末端路径进行对比。结果表明,固定-导向6R伪刚体模型能够更加精确地模拟相应柔顺杆件的末端动作过程,且其相对误差几乎为0。最后,通过ANSYS有限元分析实例验证了该模型在实际计算中的精确性。     

某迫击炮身管结构优化分析

考虑采用新型工艺后材料最大弹性极限,研究了某迫击炮身管壁厚减薄的结构优化方法。首先,采用有限元方法进行静态分析,通过三维软件 UG建立了身管实体模型。对身管结构进行合理简化后,导入到 ANSYS中进行膛压分析计算,得到了身管不同位置管壁所受应力随壁厚减薄的变化曲线。综合分析各种壁厚减薄方案,得到了身管承载性能最优的方案,并采用流固耦合动态响应加以验证。结果表明,静态分析结果较动态分析结果更接近真实受力状况。最终,迫击炮身管结构重量经仿真优化后可减轻13%,因而,该身管轻量化方法有效而可靠。     

基于Solidworks Simulation的圆柱螺旋弹簧应力分析

弹簧的有限元分析是弹簧应力分析及其设计制造过程中必不可少的过程,ANSYS作为常用的有限元分析软件,分析结果的可靠性毋庸置疑,但其三维建模的复杂性往往给使用者带来很大的障碍,而通过其他三维建模软件导入ANSYS再分析往往也存在模型细节处的失真等问题.论文使用Solid works 三维软件中的Simulation工具,对其所建模型直接进行有限元分析,并与实际圆柱螺旋弹簧试验进行对比,验证其分析结果的可靠性,并对弹簧应力进行近一步分析,为后续弹簧的设计提供依据.