压电柔顺x-y微夹持器的设计与分析EI北大核心CSCD

针对微操作和微装配领域对微夹持器高位移放大比、多自由度和平动夹持的性能需求,采用双叶型桥式机构和平行四边形机构,设计了一种压电柔顺x-y微夹持器。利用有限元法建立了微夹持器的静力学与动力学模型,并通过ANSYS Workbench软件分析微夹持器的位移放大比、固有频率和输出耦合比。最后,搭建试验测试系统验证微夹持器的开环性能。试验结果表明:微夹持器x,y向的位移放大比分别为30.8和8.6,一阶固有频率为123.3 Hz;当施加10μm输入位移时,微夹持器x,y向的工作行程分别为0~616.6μm和0~51.0μm,夹持力范围为0~25.8 mN;微夹持器x,y向位移放大比与一阶固有频率的实验测试和仿真数值之间的相对误差分别为17.9%,19.8%,13.9%。试验结果验证了该理论模型和仿真分析的可行性。     

凸轮机构两质量动力学模型的运动误差及接触力分析

针对凸轮机构线性单质量、单自由度动力学模型的局限性,利用集中参数法提出了一种两质量的动力学模型．以凸轮输出为余弦运动形式为例,分析了两质量动力学模型中从动件的输出位移、输出误差及凸轮与从动件间的接触力,并以一个设计实例进行了求解．结果表明：由两质量模型可以得到机构的运动误差、凸轮与从动件间的接触力及凸轮转速对运动误差和接触力的影响.这些结果对凸轮机构的设计具有一定的指导意义．     

六棱形油画棒自动包装机料斗的初步设计

为了解决六棱形油画棒自动包装机的落料问题,研究了六棱形油画棒的物料特性和落料要求,借鉴现有文具包装机器的相关结构,初步设计了六棱形油画棒自动包装机的料斗,包括料箱、松料机构、拨料辊等部分,可实现六棱形油画棒的可控落料。     

新型固定式半自动饲草压捆机的设计

针对新型固定式半自动饲草压捆机的设计和制造,阐述了压捆机的关键工作部分--压缩机构、喂入机构和分捆机构的工作原理和结构形式。其中喂入机构和分捆机构是本机的特色,两者均要保证与压缩机构的严格的运动关系,增加了设计的难度。喂入机构采用水平方向半自动进料,降低了装草高度,符合人体工程学原理;设计的杠杆组式拨杆联动分捆机构,结构简单,便于操纵,提高了插板分捆的安全性。     

齿轮成型磨削的分度补偿技术研究

文章以分度理论为基础,分析了齿轮成型磨削时,分度机构的工作原理和分度误差产生的机理,找出了影响分度机构传动精度的主要误差源,确立了完整的在机分度误差补偿方案,进行了控制系统的设计和控制程序的编制,通过试验验证了分度误差理论分析的正确性和整个误差补偿系统的实用性。     

PROTOS-M5卷烟机BOB-ME夹紧方式改进

本文针对从德国虹霓公司引进的PROTOS-M5型卷烟机接装纸自动更换机(以下简称BOB-ME)盘纸夹持直径调节范围小,只能适应一定规格材料的局限性进行设计改进。通过对BOB-ME结构及工作原理的分析,在不破坏设备原有结构的基础上,通过采用外接不同规格夹紧爪套的方式,简洁和高效地解决了BOB-ME夹紧盘无法夹持接装纸规格低于盘径设计值下限的问题,使BOB-ME具备快速适应不同规格盘径接装纸的能力。     

计量检测技术在盘式电机铁芯冲卷设备研制的应用

简介盘式电机定转子铁芯冲卷设备的结构功能和冲槽距的设计原理,对冲槽驱动机构的功能要求进行分析。利用计量检测技术,得出冲槽驱动机构双滚轮合适的预压力及输入扭矩的大小,计算出冲槽距误差补偿的测量模型。     

包装容器自适应设计系统研究

将“自适应”理念引入包装容器设计系统中,通过建立功能需求模型,使设计者的,设计行为始终自动适应功能需求,显著减少设计迭代次数,缩短了设计周期。介绍了包装容器自适应设计的概念、功能模型和自适应设计机制。     

核电站核岛换料机夹爪气动系统的设计

为压水堆核电站核岛换料机的夹爪机构设计了-套气压驱动系统,其中设计计算了气缸的缸径、行程、供气压力和输出力,对气缸活塞杆进行了稳定性分析.同时,根据核电站的特殊使用环境,对整个气动回路的元器件进行了选型,并绘制了气动系统图和工程安装示意图.目前该系统方案已成功应用于大亚湾核电站的工程样机中,对全面实现我国核电站换料机的国产化具有重要意义.     

基于纸质金融产品的自动捆扎机机构研究

目的为了解决成摞纸质金融产品捆扎效果差等问题。方法通过对一代结构机进行设计、实验,以及对二代结构机进行优化设计,完成捆扎条传送、产品定位与捆扎条烫接、捆扎条裁切、捆扎条折纸及勉纸等机构的模块化设计。结果该捆扎机能自动实现捆扎条的定长传送、定长裁切、折纸及烫接;当出现故障时,可实现线下维修,能够将因停机维修造成的损失降到最低。还能根据不同产品厚度自适应调整折纸位置,实现捆扎百张纸质金融产品松紧一致的目标。结论经过实际应用,文中研究的自动捆扎机工作可靠、运转良好,具有推广价值。     

基于多传感器的机器人夹取系统设计

目的在分拣包装应用中,实现工业机器人使用指定的压变设置对物体进行夹取作业。方法设计由PLC、机械夹手、触摸屏、工业机器人组成的夹取系统。其中采用三菱FX系列PLC为控制中心,具有多传感器的机械夹手为末端执行器,三菱GS系列触摸屏为交互界面,安川工业机器人为运动机构。根据夹取流程,采用PLC分析夹取限位、闭合限位、压力检测、变形检测等传感信息,并协调各部分运行。结果系统能够在设定的压变范围内,实现对适用物体的自动夹取作业,并且通过触摸屏可便捷查看检测信息及设置参数。结论该系统能够基于多传感器的检测进行机器人夹取作业,且参数可调控,适用于自动化夹取作业。     

过盈配合和预紧力的混合作用对复合材料机械连接结构的影响及其机制

为研究钉孔过盈配合情况和紧固件预紧力及二者混合作用对复合材料连接强度的影响及其机制,提出了一种基于试验验证的有限元方法,在有限元模拟结果与两组不同配合复合材料与钛合金单剪双钉连接拉伸试验吻合良好的基础上,进一步模拟6种不同螺栓预紧力和7种不同钉孔配合模式的组合,共42种不同情况的结构承载能力。通过对模拟结果的分析发现：一定的干涉配合值和预紧力虽然可能导致钉孔周围在受载较小时提前出现较小破坏,但在载荷较大时反而可以改善孔周的接触条件,从而减小孔周的纤维破坏范围,并最终提高连接结构的破坏载荷。而且钉孔配合情况和螺栓预紧力对连接结构承载能力会相互影响,即在不同钉孔配合情况下所得到的紧固件预紧力优化值会有所不同,反之亦然。因此在进行复合材料机械连接结构承载能力优化时,必须同时考虑不同参数的影响,才能获得最优的结构设计。     

一种非对称式压电驱动微夹持器

针对微管类(直径0~300μm)零件的夹持需求,基于有限元分析设计了一种非对称式压电驱动的微夹持器.该微夹持器采用柔性铰链实现压电陶瓷输出位移的传递和放大.采用平行四杆机构实现夹钳末端的平行移动.通过检测柔性铰链处应变的方法,间接地测量夹持力和位移信息.微夹持器的实验特性显示位移的放大倍率为5.6倍,夹持器末端夹钳可以实现平行移动.力和位移标定实验中显示夹持力的分辨力在2.41 m N,位移的分辨力在0.22μm,且力/位移与应变具有很好的线性关系.采用增量式PID的控制算法对系统进行力/位移的闭环控制.以微型玻璃管(直径150μm)夹持为例,系统的阶跃响应实验显示,系统的力/位移控制可以实现无超调.实验结果表明增量式PID控制算法可以实现对本微夹持器力/位移的准确、稳定控制.     

一种具有力检测机制的新型血管介入手术机器人

为了在机器人辅助远程介入手术中实现向医生提供高精度的力反馈,设计了一种具有力检测机制的新型血管介入手术机器人,其是一个主从控制系统,包括一个操作方便的主端装置和一个递送导丝/导管的从端装置。首先,设计了血管介入手术机器人的力检测机制,以实现轴向近端力的精准测量和径向夹紧力的感知。然后,基于血管介入手术机器人的动力学分析,设计了具有在线整定参数功能的模糊PID (proportional integral derivative,比例积分微分)控制器,以提高从端装置的递送精度和抗干扰能力,同时选择阶跃信号对所设计的模糊PID控制器进行仿真验证。最后,搭建血管介入手术机器人物理样机,并开展主从运动跟踪实验和轴向近端力、径向夹紧力检测评估实验。实验结果表明,该血管介入手术机器人具有[-0.31, 0.25] mm的运动跟踪误差,可检测平均误差为0.12 N的轴向近端力以及可感知0.47～4 N的径向夹紧力。研究结果验证了所设计血管介入手术机器人的鲁棒性以及其力检测机制的可行性,可为同类产品的设计和改进提供参考依据。     

码垛机抓手夹持机构的对称性分析与优化设计

目的 为了简化码垛机抓手机构,并解决码垛机抓手夹持机构对称性的问题.方法 在查阅文献的基础上设计一种高位码垛机抓手的夹持机构,并从机构对称性角度出发,建立夹持机构的数学模型,采用基于AIWF的粒子群优化算法对机构参数进行数值优化.结果 优化后抓手的最大对称性偏差从1.0423°降低到0.4113°,优化效果明显.在Adams软件中建立了相应的样机模型,通过仿真分析验证了数值优化结果的正确性.结论 设计的码垛机抓手机构简洁,对称性好,实际应用效果好.     

平面阻尼型欠驱动夹持器的多模式参数优化设计

欠驱动夹持器具有良好的自适应特性,广泛应用于机器人领域。针对欠驱动夹持器工作模式较多而导致参数优化困难的问题,以典型的平面阻尼型欠驱动夹持器为研究对象,提出一种夹持器多模式参数优化设计方法。所研究的夹持器有2种工作模式,分别为两点夹持与包络夹持。首先,对夹持器各工作模式进行静力学分析,建立输出夹持力与输入扭矩的解析关系,并引入外部约束法解决包络夹持静平衡位置较难确定的问题;然后,对各工作模式进行夹持力优化,以获得最优结构参数,并分析优化方向的共性;最后,通过ADAMS仿真验证了优化结果的正确性。结果表明：2种工作模式的优化方向相同且优化效果明显。本研究为多工作模式欠驱动夹持器的优化设计提供了参考方法。     

高效重载码垛机器人末端执行器力学特性分析

目的为了提高码垛生产线的效率,实现高效重载码垛的功能,设计一种具有大负载能力的末端执行器。方法详细分析该末端执行器的结构设计及原理,并完成其三维模型的建立与设计。对快速定位机构、重载夹紧机构进行运动学分析及计算,并建立机构的运动学参数模型。利用ADAMS对不同楔块斜角的重载夹紧机构进行动力学仿真分析。结果获得了45°,30°,15°楔块斜角对应的楔块和顶板的力、位移、速度、加速度特性曲线;分析得知楔块斜角在15°左右时,末端执行器具有较好的力学特性。结论该末端执行器能够满足工作要求,对木板有较小的冲击破坏,能够提高码垛的效率及稳定性。     

基于热致线膨胀与面积效应行程放大的铰杆增力自锁夹紧装置

 为了提高能源的利用效率和减少对环境的污染,提出了一种新概念的夹紧装置设计方法．夹紧装置由温控微量位移驱动装置、面积效应行程放大装置和自锁双边单作用增力铰杆机构组成．其原理是：利用半导体制热/制冷快速转换技术使得温度敏感材料产生微量位移,通过基于帕斯卡原理的面积效应行程放大装置,进行100倍左右的放大而变成显著位移,然后作用于过临界点铰杆增力自锁机构上,对工件进行夹紧．这种新概念的夹具装置,不仅能够实现切削加工过程零耗能,而且具有结构简单、能源利用效率高、稳定性好、无噪声污染、自锁性能优良的优点．     

筒子纱包装自动撑口套袋系统的设计与实现

目的 为提高包装效率,根据纺织企业筒子纱编织袋包装工艺要求,设计并实现西门子PLC S7-1200作为控制器的筒子纱编织袋包装自动撑口套袋系统.方法 在系统的机械结构设计方面,设计撵袋吸运子系统和自动撑口套袋子系统,子系统由若干机械装置组成;在控制系统方面,对控制系统的硬件和软件进行设计,由可编程逻辑控制器PLC进行整体控制,通过驱动直流电机、气缸电磁阀及真空发生器等执行元件实现动作,并由西门子触摸屏进行组态,实现生产过程的监控和手自动模式切换.结果 样机稳定性测试,每组100次,进行10组,结果表明运行相对稳定,成功率达到了99.3％.结论 该系统整体运行稳定,包装效率较人工得到了较大提高.