灵巧节能的单自由度仿真机械手驱动机构设计

为解决机器人自动装配、医学康复断指再造等多接触抓取装置驱动元件多,结构复杂且笨重的问题,设计了一种灵巧节能的单自由度仿真机械手的驱动机构,推导了各指节间的运动关系方程,利用ADAMS建立了其参数化仿真模型,分析了特定构件尺寸的机构运动轨迹与人手抓取轨迹的差距,进而提出满足人手抓取轨迹、驱动力矩小、各构件尺寸小的驱动机构的优化数学模型,经NSGA-II算法获得与人手抓取轨迹相差无几的多个最优方案,并用参数化模型进行了验证。设计结果表明,所提出的驱动机构仅需一个驱动元件即能实现手指各关节的灵巧运动,且结构尺寸小,满足节能环保的要求,是仿真机械手设计的新尝试。     

旋转双工位轴承钢球自动无损包装系统

介绍一种旋转双工位轴承钢球自动无损包装系统。该系统采用在塑料薄膜筒中放置撑袋滑块来撑开袋口,上下两封方式制袋。通过旋转双工位制袋和注球包装同时进行来提高包装效率。通过在注球过程中控制钢球的落差实现无损包装。计算机及控制系统实现整个钢球包装过程的全自动运行。该包装系统可以覆盖直径为4.763mm^25.4mm的钢球包装,包装规格按照企业要求约为5公斤/袋,包装效率大约2袋/分钟。该包装系统操作简单可靠,可以用于其它类似产品的包装。     

包装机转动臂有限元分析与优化设计

为了使袋装液体自动包装机封口机构转动臂尺寸参数设计的更合理精确以降低材料成本,借助Creo Parametric建立了包装机封口机构转动臂的三维模型,通过Creo Simulate对转动臂进行了静态分析,使用局部灵敏度分析得出了影响转动臂承载性能的主要设计尺寸,利用全局灵敏度分析得出了主要设计尺寸对模型的综合影响。并且以转动臂质量最小化为目标函数,采用二次规划优化算法对转动臂进行了结构优化,得到了转动臂最优的结构设计参数和外形。优化后转动臂总质量减小了66.7%,达到封口机构轻量化的目的。     

全自动放袋机构的设计

针对一些高危、高污染行业的袋装物料装载工作主要靠人力来完成的现状,对全机械化自动装载系统进行研发。本文为全机械化自动装载系统设计了一种袋装物料智能放袋机构,该机构的研发为全机械化自动装载系统的放袋机构提供了一种可行的方案,将有效的替代人工放袋。     

平面六杆压力机构的优化设计

根据机构优化设计理论，采用合理的优化方法对结构参数较多的六杆压力机构进行了优化设计。优化后的六杆压力机构总体尺寸小，不仅能够满足相应的运动学和动力学方面的要求。同时还能实现在操作过程中滑块速度接近于工艺要求的等速。     

编织袋套袋机开袋装置悬吊板的优化设计

针对开袋装置上的悬吊板进行有限元分析,在满足强度和工作要求的条件下,优化悬吊板的尺寸并保证开袋装置开袋的稳定性。利用SolidWorks对开袋装置的悬吊板进行参数化建模,将其导入到ANSYS Workbench中进行有限元分析并进行优化设计,得到了优化后的模型参数,并将优化前后参数进行对比。优化后的悬吊板在未超过许用变形量的前提下,质量减少了22.7%。优化后的结构满足工作和强度的要求。     

多工位回转式自动翻转与复位机构的优化设计

以实现工位台自动翻转与复位功能为目标,提出了一种由圆柱凸轮驱动的多工位回转式自动翻转与复位机构。每个工位均由曲柄滑块机构组成,通过凸轮曲线的变化控制滑块的位移变化,从而驱动曲柄旋转,完成工位台的翻转与复位动作。建立了自动翻转与复位机构的数学模型,通过改变机构的设计参数可以满足不同的工程实际要求。以预制硬质卷烟条盒的自动清空为例,研究了满足清空要求的多工位回转式自动翻转与复位机构的参数设计。以凸轮升程最小、翻转角度最大和竖直方向高度最小为多目标函数,以曲柄、连杆、凸轮升程等相关参数为自变量,进行了自动翻转与复位机构的优化计算,优化效果明显,并通过仿真分析验证了机构参数设计的合理性。     

大袋包装机抱袋装置建模与运动学分析

为解决包装机抱袋装置运动过程中产生机械振动及减小末端执行构件冲击的问题,首先根据运动要求建立机构模型,通过对装置运动中约束条件进行分析,得到摆臂转轴处角位移、角速度及角加速度,以及摆臂末端位移、速度及加速度的数学表达式。其次对数值计算与运动算例分析,以摆臂转轴处角加速度与末端加速度峰值为优化目标,对机构结构参数进行优化。结果表明:通过改变机构结构参数可以降低摆臂转轴处与末端加速度峰值,装置运动过程中摆臂转轴处角加速度峰值降低25.89%,抱袋口末端加速度峰值降低20.46%,抱袋身末端加速度峰值降低24.87%,在一定程度提高运动平稳性。相关结论可为后续动力学分析与设计提供理论依据。     

一种气动剪钳击发机构的参数化设计

对一种气动剪钳用击发机构进行了参数化设计。首先初步设计了击发机构动作原理和结构,对击发机构进行了运动学分析,并应用矩阵变换原理建立了击发机构啮合点运动方程;然后通过引入基准量,在运动方程基础上建立了击发机构主要特征尺寸的参数化方程,使各特征尺寸间关系直观化,简化了分析计算;最后根据参数方程特性,分析选取合适的参数值即确定击发机构的主要特征尺寸。利用该参数化设计方法既可以方便地调节参数及基准量进行设计及优化,也可以通过调节基准量进行击发机构系列化设计。     

基于VB的平行分度凸轮机构参数化设计

建立了平行分度凸轮机构参数化设计的数学模型,利用VB对SolidWorks进行二次开发,实现了平行分度凸轮机构的参数化设计.该系统在选定平行分度凸轮机构的某些条件后,能够实现其轮廓坐标、压力角、刀具中心坐标的计算、曲率半径的校核;并可以实现平行分度凸轮机构工程图的自动输出,进行尺寸参数及技术条件的标注,极大地提高了平行分度凸轮机构的设计效率.为平行分度凸轮机构的数字化设计、加工提供了理论依据.所设计的系统界面友好、方便直观、既可用于工程实际,又可满足教学需要.     

棘轮机构的参数化设计

以各类机械中常用的齿式棘轮机构的设计为例,建立了棘轮机构参数化设计的数学模型,利用VB对AutoCAD的二次开发技术,成功实现了棘轮机构的参数化设计。该系统在选定棘轮机构的设计参数情况下,能够计算相关参数,对设计结果进行自动校验,并可以实现棘轮机构工程图的自动输出,进行尺寸参数及技术条件的标注,提高了棘轮机构的设计效率。为棘轮机构的数字化设计、加工提供了理论依据。     

塑壳式断路器操作机构的动力学模型及性能分析

针对目前塑壳式断路器操作机构的设计过程中存在性能判定依据单一、专用的操作机构性能分析软件缺乏的问题,分析了断路器操作机构分闸与分断的区别,采用拉格朗日方程建立了断路器操作机构的动力学模型,分析了操作机构的等效转动惯量和广义作用力的确定方法。建立了操作机构设计参数与性能指标之间的映射关系,来支持操作机构的性能指标分析,提出包括动触头—基座角度、手柄弹簧力、弹簧测试角度等的断路器操作机构的动态性能指标体系。基于建立的动力学模型对ADAMS软件进行二次开发,以辅助断路器操作机构的动力学分析,输出速度、位移、力等性能曲线,帮助实现操作机构设计参数的分析优化,并以一款CDM1-100型断路器操作机构的设计为例对所提动力学模型进行了验证。     

精密钢球成袋无损包装新设备

本文介绍一种精密轴承钢球成袋无损包装新设备。该设备通过在塑料薄膜筒内放置滑块撑开袋口,滑块在塑料薄膜筒内靠自重滑移,上下两封制袋的方式,实现小尺寸精密钢球(直径Ф10mm以下)的全自动包装。同时通过控制注球时钢球的落差来保证精密钢球不会有擦伤或碰撞等损伤。该设备实现全自动化,操作简便,并且适用于其他同类产品的无损包装。     

实现旋轮线轨迹的取袋机构设计与参数分析

基于连续高速吸盘取袋的原理和要求,分析了取袋时吸盘运动轨迹对取袋效果的影响;根据吸盘的合理运动轨迹要求,分析探讨了能实现旋轮线轨迹的取袋机构,并对机构进行了运动分析;对机构关键参数进行了分析,提出了关键参数的最佳设计。研究结果为连续高速取袋机构及装置设计提供了理论依据。     

曲柄摇杆复合平行四边新型栽植机构的设计与试验

提出了一种新型栽植机构,建立了该机构栽植点的位移、速度、加速度方程。据此在Visual Basic 6.0平台上开发了该机构运动学分析程序,并分析该机构主要参数对其运动特性的影响,建立了轨迹平缓度和环扣尺寸与机构参数的关系,应用MATLAB和Pro/E对机构进行参数优化。与常用偏心轮栽植机构相比,文中设计的栽植机构轨迹路径更短,有利于提高效率。田间移栽试验结果表明,该机构在单行移栽作业中性能稳定,完全可以满足作业要求。     

包装机八杆机构式灌装开袋装置的优化设计

在包装机上设计了一种适用于纸塑复合袋(双层袋)的八杆机构式灌装开袋装置,实现了黄皮纸外袋和塑料薄膜内袋的同步开袋和封袋,从而解决了双层袋灌装包装生产线设计中如何同步开袋顺利灌装难题。研究了八杆机构式灌装开袋装置特点,分析了八杆机构优化设计的方法,建立了以机构相位角最小值为目标函数的优化模型,运用MATLAB确定了八杆机构设计尺寸,在ADAMS中建立了虚拟机构模型并进行了运动仿真;当机构运转时,得到了末端连杆角度-时间曲线,符合黄皮纸外袋和塑料薄膜内袋同步开袋和封袋的设计要求,验证了优化设计结果的合理性,对多杆机构装置的机械设计提供了一定参考价值。     

主从机械手手爪设计与优化

根据核电站使用机械手高可靠性要求,提出了手爪连杆机构设计方案。该方案采用钢丝绳拉动四边形连杆机构实现抓举动作。针对该方案,提出以机构的最优力传递性能作为目标,通过Matlab计算确定连杆最优尺寸。按照功能性和轻量化要求,完成整个手爪的结构设计。经过Workbench对机构强度进行有限元分析,运用子模型分析法得到精确的最大应力值,结果为该值超过了材料的许用应力,对外臂尺寸进一步尺寸优化。运用响应曲线法得到优化参数与优化目标之间的关系,据此得到最优参数。经过优化后的手爪满足了设计要求。通过这种设计方法设计出一种尺寸合理,结构可靠的机械手爪,并缩短了设计周期。     

软顶篷折叠机构优化设计

根据某型软顶敞篷车顶篷的运动功能要求,设计出一种三截式八杆折叠机构,对该机构进行了尺寸综合,推导了满足展开和收折位置的折叠机构数学模型,从而实现机构的参数化设计与分析。在此基础上,以折叠机构占用行李箱空间最小化为目标,建立了顶篷折叠机构的优化模型,采用模拟退火法进行优化求解,得到了机构的最佳尺寸。最后建立了顶篷折叠机构的三维模型,并进行运动仿真分析,验证了机构的合理性。     

自动机械中槽轮机构的参数化设计与仿真

以自动机械中常用的外槽轮设计为倒，建立了槽轮机构参数化设计的数学模型，利用VB对AutoCAD的二次开发技术，成功实现了槽轮机构的参数化设计及运动仿真。该系统在选定槽轮机构的运动工况及受力条件的情况下，能够对设计结果进行自动校验，并可以实现槽轮机构工程图的自动输出，进行尺寸参数及技术条件的标注，提高了槽轮机构的设计效率。为槽轮机构的数字化设计、加工提供了理论依据。     

一种新型3T1R并联机器人机构运动学分析与参数优化

基于方位特征集设计理论,提出一种动平台能实现三平移动一转动并联机器人机构.根据方位特征方程分析机构的拓扑结构特性,通过杆长约束条件建立运动学方程模型并完成正逆解分析,根据雅可比矩阵确定了发生奇异位形的运动条件.进一步研究了机构的动平台操作空间形状与转动灵活性,同时,根据单一变量法分析结构参数对操作空间的影响,建立操作空间最大化优化模型,运用搜索速度快、全局搜索能力强的天牛须搜索算法进行了尺度优化.结果表明,该机构具有较大的、几何形状规则的工作空间,转动能力强.优化后的尺寸参数为该操作手的应用设计提供了理论依据.