基于UG的辅助老人起坐的轮椅设计与实现

针对部分需要轮椅辅助生活的老年人存在难以从轮椅上独立坐下与起立的问题,设计了一款能辅助老人起坐的轮椅。该设计主要包括支撑结构、升降平台机构和坐垫前倾机构。利用UG软件对轮椅进行建模和装配,确定合理可靠的电子样机,并对电子样机进行了仿真分析。仿真结果说明:该轮椅结构能够满足辅助老人起坐的需求。此外,根据仿真结果制造了辅助老人起坐的轮椅样机,具有结构合理、运转灵活以及运行平稳等特点,能够起到很好的辅助作用。     

多方位助力式老年人如厕辅助装置设计与测试

针对老年人如厕困难等问题,设计了一种从不同方位助力的如厕辅助装置。在分析老人如厕过程中的行为动作基础之上,提出一种包含不同助力机构的总体设计方案,通过设计y向扶手运动机构、z向扶手运动机构和坐垫升降机构分别实现对老人手腕部、腋部和臀部助力,辅助完成弯腰、下蹲、起身等动作;通过设计折叠结构实现整个机械装置折叠。对主要机械结构进行设计计算,并利用MATLAB对z向扶手和坐垫升降机构形成的联动机构的杆件尺寸进行优化设计,同时利用ANSYS对整体结构进行有限元分析,确保设计的安全性。最后,对文中设计的老年人如厕辅助装置进行实验样机的制作和测试,结果表明该装置运行稳定可靠,实现了不同方位助力,整个助力过程所需时间为45 s,并能够对称折叠,节约占用空间,适用于不同规格的坐便器或蹲便器。     

失能老人用升降式洗浴装置的设计与研究

为解决失能老年人洗浴困难以及护理人员操作不便的问题,设计了一种带有水疗作用的升降式洗浴装置。从人机工程学角度出发,对其主要尺寸、功能和控制流程进行了分析,对洗浴装置的电动液压式剪叉升降机构进行了计算,设计出一种可以吸收振动和位置偏差的浴槽密封结构。制造出洗浴装置的样机并对其进行了相关实验研究,从而验证了设计的有效性和可行性,成功解决了失能老人洗澡难、护理者负担重的难题。     

重载磁力轴承力学特性和热特性分析与优化

磁力轴承在转子系统的稳定性分析中的应用越来越广泛,因此保证磁力轴承特性分析准确极为重要。为了达到承载力要求,利用Maxwell软件对磁力轴承的定子外径和磁极宽度等进行了优化分析,从而设计出符合要求的结构。并利用Maxwell软件计算出该磁力轴承在通电状态时产生的损耗,通过和Workbench联合,进行磁-热耦合分析,深入地研究磁力轴承温度场分布情况,从而为该重载磁力轴承的应用提供理论基础。也对设计的重载磁力轴承进行电磁力标定实验和温升实验分析,为后续研究提供参考。     

助老伴行机器人的设计开发

老龄化的加剧使得社会上体力衰弱、行走不便的老年人数量越来越多,针对老年人群的生活需求设计开发了一台助老伴行机器人。通过对老年人日常生活面临的困境的分析,确立了机器人的主体功能,并以此为基础对机器人进行了总体设计;在机器人总体设计的基础上,完成了对该机器人的整体结构尺寸设计,以及各功能部件的详细设计;同时还对结构姿态变换控制系统和基于触觉力的人机交互控制系统进行了设计,采用双电机差速驱动控制方法,实现机器人的前进、后退、转弯等动作。最后,搭建了结构姿态变换和在线行走驱动系统两实验平台,经试验验证,机器人结构姿态变换控制系统和人机交互控制系统满足设计要求,在线行走驱动准确率达到了96.1%,满足使用要求。     

超声波轴承用挤压式压电换能器的共振频率

设计了一种超声悬浮轴承用新型径向挤压式压电换能器,用于验证超声波轴承径向共振频率理论计算的正确性。基于弹性理论、压电方程和机电类比原理,建立压电换能器机电等效电路图,理论推导出了压电换能器径向振动的共振频率方程;然后,应用Matlab软件计算出了压电换能器的共振频率。采用有限元软件对已知结构尺寸的换能器进行模态分析,计算出压电换能器所需振型及该振型下的共振频率,数值仿真分析了换能器结构尺寸对换能器共振频率和径向振幅的影响。最后,设计了 一台样机,从理论、仿真及实验三方面对其共振频率进行验证。实验结果显示：换能器径向振动共振频率的理论值与实验结果相对误差为5.89%,仿真值与实验结果误差为3.53%。实验结果证明了理论计算方法的正确性,为压电挤压换能器的设计提供了理论依据。     

基于CC3200的GPS定位智能拐杖设计

针对市场上供老年人使用的拐杖结构功能单一,无法实现远程定位等缺点,设计了一款基于物联网控制系统的智能拐杖,结合服务器,利用Andriod手机APP实现远程定位、摔倒报警以及视频录像等功能,可远程查看使用拐杖的老人位置,接收摔倒报警信息。系统由CC3200物联网控制处理器、GPRS模块、GPS模块、姿态传感器以及摄像头等组成,实验结果表明系统性能稳定可靠,方便家属利用手机获得老年人行走轨迹、接收老人预警信息、查看存储的环境视频。     

电容式加速度计敏感结构优化设计与仿真

介绍一种电容式加速度计的敏感结构,通过Solidworks三维实体模型软件对其建模,推导敏感结构固有频率、灵敏度计算公式,进行理论计算,并对敏感元件簧片尺寸进行优化设计。采用有限元ANSYS仿真软件对敏感结构进行静态和模态分析,对该型加速度计进行动态性能测试。实验结果表明:该型加速度计敏感结构固有频率可达近100 Hz,加速度计频率带宽拓展了130%,仪器抗干扰能力也得到大幅提升,为仪器设备中具有相似敏感结构的振动分析方法和集中参数布置设计提供了参考。     

105g压阻效应阵列式加速度微传感器硅悬臂梁结构分析

在已有10^5g压阻效应阵列式加速度微传感器版图设计的基础上,应用有限元理论及相关软件,对版图中的硅微悬臂梁进行了模态分析和结构动态计算。将宏观理论应用到微观结构分析中;并对该种结构的加速度传感器的样品进行了冲击实验,得到实验曲线。对计算分析与实验结果进行了比较,指出并分析了误差可能出现的方面。     

某轻型载货汽车扭杆弹簧的设计分析与计算

运用结构分析、CATIA软件建模、运动学分析,同时结合理论计算,对某轻型载货汽车扭杆弹簧及其悬架进行了设计与开发;通过实验验证,证明扭杆弹簧的设计符合整车的开发要求。     

老年助行机器人结构设计及仿真分析

目前,我国已进入老龄化阶段,为了缓解老年人日常行走不便带来的问题,设计了一款可以辅助老年人日常行走的助行机器人。对现有助行机器人结构上存在的问题进行分析,提出了一种可升降结构的助行机器人设计方案,并结合人机工程学设计原则,运用UG软件进行结构设计和运动仿真。该助行机器人的升降结构仅用了一个直线电机就可以实现。仿真结果证明了机构的合理性,可以用于老年人日常行走辅助工具。     

齿式橡胶联轴器橡胶块静刚度测试与分析

橡胶体是弹性联轴器的关键部件,它的结构、材料直接决定了弹性联轴器的性能。通过对橡胶材料的单轴拉伸实验确定橡胶计算所需本构模型参数,利用有限元ABAQUS软件对其进行静态刚度进行仿真分析,并对橡胶块静刚度进行了试验。理论计算与实验结果十分接近,研究结果对橡胶体的结构优化设计具有一定的工程指导意义。     

基于绳驱动的辅助站立装置设计与研究

针对社会老龄化带来的老年人独立困难问题,设计了一种基于绳驱动的辅助站立装置。分析绳驱动辅助站立装置结构组成及工作原理,计算装置核心部件驱动绳和椅板的尺寸,采用SolidWorks软件和Adams软件对其进行建模、仿真。结果表明,绳驱动辅助站立装置能满足老年人的使用需求,帮助用户独立站立,成本低且安全性高,具有一定的市场价值。     

某型混插机箱的结构设计

随着电子技术的发展,对设备的小型化与集成化要求越来越高,数字与模拟插件以及显示设备需要在同一平台上进行整合。文中结合雷达设备需求,介绍了一种混插机箱的设计,对机箱的结构选型、插件布置以及Z型横梁过渡件设计进行了详细描述,实现了不同长度的数字与模拟插件的混插组合,并利用FLOTHERM软件对机箱进行了热仿真分析。采用理论分析与软件仿真相结合的设计方式可明显提高产品的设计效率。     

NIOSH提举指数在老年人购物车创新设计中的应用

购物车是老年人日常生活的重要助手。为解决现有购物车只关注搬运过程,缺乏对放置和取出物品弯腰提举过程的考虑,从美国国家职业安全卫生研究所NIOSH提举指数计算式入手,结合老年人购物用户旅程图分析,以风箱式车筐和升降式底座为主要创新点设计了一款面向老年用户的新型购物车。该研究方法与设计流程为老龄化社会的老年人设计提供参考。     

基于CFD的深浅腔液体动静压轴承承载特性研究

针对工程上常用的雷诺方程假设条件较多,计算精度尚不能满足高速精密轴承设计需要的局限,采用基于N-S方程的CFD软件研究了深浅腔液体动静压轴承工作参数和结构参数对轴承刚度、流量和温升的影响规律,并对轴承刚度进行了实验研究。经理论与实验分析证实,轴承刚度理论值与实测值两者吻合较好,从而证实了基于CFD软件分析结果的可靠性和分析方法的可行性。     

一种新型上肢康复机器人设计与分析

针对现有康复机器人系统的不足,设计了一种新型3个自由度上肢康复机器人结构,采用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了机器人运动学模型,并分别进行了正运动学和逆运动学分析,应用Matlab和ADAMS软件分别从理论计算和三维模型仿真方面对该机械结构进行了位移、速度和加速度的分析和比较,仿真结果和样机的实验结果证实了设计的可行性。     

影响Czerny-Turner结构像散校正的因素

针对宽波段Czerny-Turner结构像散校正存在的问题,分析了影响光学系统像散校正的主要因素。基于发散光束照射平面光栅的像差理论,应用Matlab软件模拟分析了光学系统产生像散的原因和相应抑制方法的不足。讨论了了准直镜离轴角与聚焦镜离轴角的角度差值α和光学系统像散S之间关系,理论模拟了α取不同值时,宽波段C-T结构的全波段像散校正情况。为了验证理论分析的正确性,设计了光谱段为900~1 700nm的消像散型光学系统,利用光学设计软件Zemax对该波段的光学系统进行了光线追迹和设计优化,并对设计结果进行处理和分析。结果显示:随着角度差值的逐渐增大,短波波段像散校正能力越来越强,像散校正能力提高了1.6倍左右;长波波段像散束缚能力越来越弱,像散校正能力平均降低了1.27倍左右。得到的结果表明:角度差值的合理选取可以为宽波段Czerny-Turner结构的像散校正提供理论指导。     

基于任务约束的变胞机构改进基因建模构型方法

随着我国老龄化问题的越来越严重,为了解决老年人出行困难的问题,通过采用‘轮番填补’楼梯的新思路,提出了一种新型的爬楼梯轮椅。该新型爬楼梯轮椅具有适应性高、稳定性好以及对台阶无损伤等优点。基于基因建模理论,通过引入隐性基因‘、拼接聚合’方法,进而提出变胞机构的新构型方法。基于上述理论并将变胞机构引入到该轮椅的零部件设计中,进而设计出了一种具有变胞功能的垫块安放机构。并采用ADAMS软件对垫块安放机构的设计方案进行运动学仿真验证。     

基于EVSEWT的下击暴流时变平均风提取

为降低某航天用小型低温杜瓦的漏热,同时提升其力学性能,采用了超高强度、低热导率且密度小的凯夫拉纤维作为杜瓦的支撑材料,设计了支撑结构。通过对结构建立固有频率理论模型,采用Rayleigh法推导了前6阶固有频率的表达式,用有限元分析软件Ansys与理论计算结果进行了对比。对其中某工况设计了实际的实验支撑结构,对结构进行了三向扫频实验。理论计算结果与有限元仿真结果趋势符合良好,实验结果与理论模型误差在20%以内。结果表明,在此种支撑结构中,凯夫拉纤维的横截面积、纤维绳索布置的轴向角以及平面角对其固有频率具有较大影响,接触点距离以及纤维绳索预紧力对固有频率影响较小。