自供气无缆式软体执行器设计与实验

为摆脱缆线束缚设计一种自供气无缆式软体执行器,将柱塞式微型气泵集成于软体驱动器内部,无需外界气源供入,可往复循环供气驱使驱动器弯曲变形。研究无缆式驱动器结构设计与制作工艺并试制了原理样机,建立微泵气压模型和驱动器变形模型并进行相关实验验证,获得微泵动态性能及驱动器在微型气泵供压下的弯曲变形规律。结果表明：该执行器可实现无缆、独立、自主弯曲变形,在微泵0.22 MPa供压下驱动器可弯曲120°。     

变腔室气动软体机械手结构设计与实验

采用自制的变腔室气动驱动器设计了一种柔性三指机械手,通过依次改变驱动器的腔室结构提高柔性手爪的变形和刚度。建立变腔室气动软体驱动器形变模型,分析腔体鼓包变形与腔内气压关系,并进行仿真分析和静力学实验,获得不同气压下的变形特性和不同触点的正压力。进行了不同形状和尺寸物品的抓取实验,结果表明:该三指机械手具有较好的柔性和灵活性,变腔体结构的驱动器可以提高软体手爪的变形和夹持力。     

空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

基于波纹管结构的软体驱动器研究

软体机器人主要通过软体驱动器实现运动。因此，软体驱动器的研究对软体机器人的发展起到了至关重要的作用。基于波纹管结构,采用3D打印的方式制造了一种具有良好运动性能的软体驱动器，并通过有限元分析软件，分析其主要结构参数对软体驱动器运动性能的影响。最后通过实验平台对软体驱动器的运动性能进行测试。实验结果表明：软体驱动器伸长量能达到 60 mm,弯曲角度可达 75°，从而证明所设计的软体驱动器拥有良好的运动性能。     

电液伺服阀用压电叠堆驱动器动态特性研究

对电液伺服阀用压电叠堆驱动器的动态特性进行了研究。针对所讨论的压电型电液伺服阀结构,建立了压电叠堆驱动器的动态系统模型;根据该模型的传递函数对压电叠堆驱动器进行了时域和频域分析,并仿真分析了系统阻尼系数、系统等效质量、压电叠堆刚度等不同参数对压电叠堆驱动器动态特性和输出位移的影响。仿真结果表明:增大系统阻尼系数、减小系统等效质量和增大压电叠堆刚度可提高驱动器的动态特性和输出位移。该结果为电液伺服阀用压电叠堆驱动器的结构参数优化设计提供了理论依据。     

随机啮合参数下辊轧机传动系统动力学特性分析

建立了斜齿6自由度齿轮弯-扭-轴耦合的辊轧机传动系统模型,使用变步长4阶Runge-Kutta数值积分法,对含有时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的传动系统动力学模型进行数值分析,得到辊轧机传动系统的动态响应过程。研究结果表明:时变啮合刚度激励、传动误差激励以及齿侧间隙激励的随机性引起齿轮传动系统不同程度的位移振动,并且振动位移均值及均方差随着随机间隙的离散程度增加而增大;由于从动齿侧处于传动系统末端,承受负载大,因此,从动齿侧的振动位移均值及均方差大于主动齿轮的振动位移均值及均方差。该研究为辊轧机传动系统的工程设计提供了参考。     

基于流固耦合的气体静压导轨侧向静态特性分析

气体静压导轨的结构变形会造成气膜的压力分布与理论模型存在明显偏差，从而影响了其静态特性。研究建立了气体静压导轨的流固耦合模型，分析了导轨两侧气膜压力分布与结构变形的关系；此外，通过双向流固耦合仿真，得到了在不同位置外力作用下气体静压导轨的承载能力和位移的关系，以及导轨变形情况和位移的关系，分析了不同位移下导轨变形与承载力的关系。最终通过实验对流固耦合仿真数据进行了验证，得出流固耦合仿真数据与实验结果较为吻合，在不同位置的外力作用下的气体静压导轨的静态特性相差较大。     

考虑齿廓修形直齿轮传动系统动态响应数值分析

计算不同修形量下直齿轮时变啮合刚度及静态传递误差等参数,建立单级齿轮副动力学模型,分析齿轮系统在不同修形量下动态响应特性。研究发现,采用变增量逼近的方法能很好的求取非标准渐开线齿轮啮合过程中啮合点的位置。动态传递误差频谱中包含刚度激励的谐波成分和齿轮系统本身的固有频率成分,当两频率成分发生重合时,齿轮系统会发生动态传递误差振幅随时间变化越来越大的情况,应当极力避免。     

零动态刚度被动减振系统分析与仿真

论文给出了零动态刚度被动减振系统的理论分析,论证了基于零动态刚度原理和利用被动减振的方法,可实现低频频率范围内的减振。采用虚拟样机技术,利用ADAMS仿真软件对其垂直方向的振动特性进行了研究,仿真结果表明:当系统的振动幅值为0.5mm和10mm时,减振系统动态刚度大大减小,使得系统的等效固有频率降低到在0~0.5Hz范围内,从而实现了低频减振且减振效果良好。同时在实现系统的零动态刚度情况下,其静态刚度值不变,从而保证减振系统的稳定性。     

平板型高速开关阀控制特性研究

为研究某型平板高速开关阀(HSV)的控制特性，探索其小电流驱动控制机制，描述开关阀的结构组成及工作机制，建立数学模型，并定性说明其静态压力控制特性；基于开源电磁分析软件FEMM建立电磁铁的有限元模型，获得电磁力及磁通密度在工作气隙与线圈电流坐标空间的分布规律；建立开关阀的机-电-液联合仿真模型，研究其静态压力控制特性，重点描述线圈电流、阀板位移、磁路电感、控制腔压力的动态响应过程，阐明该电磁阀实现小电流驱动控制的机制；最后，测试HSV静、动态性能进行对比验证。实测结果表明：仿真模型较好地刻画了平板高速开关阀的静、动态特性，阐明了小电流驱动的机制，可为低功耗产品开发提供重要参考与借鉴。