负压爬壁机器人吸附系统研究

系统研究了爬壁机器人的负压吸附系统。针对负压爬壁机器人的吸附力利用效率,研究了其运动系统结构对吸附力配置的影响。根据吸附力利用效率的差异,提出了若干移动机构及密封机构的构成方案并分析了其综合性能。对负压吸附系统各个元件进行了热力学分析,阐述了吸附系统的气路状态变化过程,揭示了吸附原理的实质。利用CFD对吸附系统气流在流场中的状态变化进行了仿真。最后,通过研制的负压式爬壁机器人样机验证了吸附系统的可靠性和稳定性。     

深海刚柔组合负压吸附装置的力学特性与吸附效果分析

柔性吸盘被广泛用于陆上气动负压系统中,但对于深海高压环境来说,柔性材料抵抗外界压力的能力较差,导致其过度变形,吸盘有效作用面积减少,吸附能力减弱甚至丧失。通过综合考虑柔性吸盘的良好密封特性及刚性吸盘有效作用面积不变的特性,设计了一种由柔性吸盘、刚性吸盘及卡箍组成的吸盘形式,通过有限元仿真分析了吸盘的密封性能和预紧力情况,确定了吸盘的尺寸和选型,并搭建了试验台,对吸盘的预紧力、密封性能和吸附力进行了试验。结果表明:吸盘在预紧力为390 N时完全变形,此时吸盘在外界环境压力11 MPa,吸盘内部压力1 MPa的情况下,15 min内吸盘内部压力没有发生变化,吸盘没有发生泄漏,且可以提供至少15000 N的吸附力。     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

基于真空负压吸附的太阳翼重力卸载技术

空间可展开机构在地面装配和模拟展开试验过程中受到重力作用而产生应力或变形,在太空环境下重力消失引起应力释放,造成空间机构的性能发生变化影响其在轨可靠运行。针对太阳翼等空间可展开机构地面装配和展开试验的重力卸载需求,提出基于真空负压吸附的重力卸载方法,通过对太阳翼的展开动力学分析,建立卸载重力的太阳翼动力学模型;分析摩擦因数对真空负压吸附系统运动性能的影响规律和重力补偿系统的跟随响应特性,实现重力卸载系统在水平面内的自由移动和快速跟随。试验结果表明,真空负压吸附重力卸载系统的接触界面摩擦因数小于0.08,在40N的太阳翼载荷下重力补偿系统的响应误差为±5%,综合重力卸载精度可以达到94.6%。因此,基于真空负压吸附的重力卸载方法具有很高的自由度和跟随响应速度,能够满足太阳翼等空间可展开机构精密装配和模拟展开试验的需求。     

一种基于负压吸附的外墙清洁小车的结构设计

为了实现高层建筑外墙清洁的自动化,提高清洁工作的效益,完成了一种外墙清洁小车的结构设计,小车采用螺旋桨作为负压吸附装置,四轮驱动作为行进部分,以及旋转毛刷作为清洁装置.经ANSYS有限元分析和计算,该负压吸附装置能够提供足够大的正压力,使壁面与车轮的摩擦力抵消小车的重力.实验结果表明,设计的小车能够有效清洁垂直壁面.     

滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计

为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题,将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中.开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析,得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系,建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系,并提出了应用现代计算流体力学方法,在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真,对其特性进...     

扫地车负压装置的结构参数优化

扫地车中的负压装置是决定扫地车工作效率的关键部件.负压装置下出风口的负压越小,吸尘效果越好.为了研究负压装置的结构参数与下出风口负压之间的关系,得到最佳的结构参数值,以主要结构参数(入风口宽度,内管高度、内管半径)为试验因素,使用均匀设计试验法设计试验方案,用FLUENT软件进行仿真试验,通过回归分析研究三个结构参数与...     

微小器件吸附式微夹持器的研究

在基于精密电控台与视觉识别为一体的基础上,针对微小器件吸附式微夹持器的特点和微小零件在装配中需要满足的高质量和高效率要求,进行了微小器件吸附式夹持器的研究以及在装配过程中的受力分析,比较不同材料吸附式微夹持器的可应用度,并根据运动过程中加速度、减速度对零件在吸附头上引起的零件窜动量,对吸附力进行可行性分析及对CCD视野识别的影响分析。通过理论分析得出合理的结构,通过实验验证所设计的吸附式微夹持器可以满足装配要求。     

基于Fluent数值模拟的压裂液搅拌装置功率分析

搅拌装置在混砂车混合压裂液的过程中起着重要作用,为了解决搅拌器在混合搅拌的过程中功率消耗偏大的问题。运用正交设计软件确定了实验的正交表格,利用SolidWorks建立了搅拌装置的几何模型,对不同的结构参数下的模型用Fluent软件对其进行模拟得到其搅拌功率的数值,利用正交软件对不同结构参数下的搅拌功率进行分析从而得出了影响搅拌功率的最优组合,为实际混合搅拌作业提供了可靠的理论依据。     

利用FLUENT研究DF系统的负压装置

采用通用计算流体力学软件 FLUENT 对DF系统中的负压装置进行力学仿真,实验仿真结果与理论相吻合,证明负压装置可以提高排屑能力理论的正确性,并且更进一步认识负压装置内流体运动的力学特性.     

基于CFD的螺旋桨敞水性能数值分析与验证

根据螺旋桨的投影原理及其型值参数,建立螺旋桨的三维模型。运用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)理论,采用分区混合网格方案,结合雷诺时均纳维斯托克斯(Reynolds-averagednavier-stokes,RANS)方程和三种不同的湍流模型对螺旋桨三维粘性流动进行数值模拟。所采用的网格划分方法具有网格数量少、质量高的特点。计算结果得到螺旋桨的推力系数、转矩系数以及尾流场的速度、压力分布等水动力特性参数,预报值与试验数据吻合较好,验证了数值方法的正确性,且说明雷诺应力模型(Reynolds stress model,RSM)这种湍流模型更适合螺旋桨粘性流场的数值计算,具有较高的预报精度,为复杂旋转机械粘性流场计算中湍流模式的选取提供参考意见。通过对螺旋桨敞水性能的分析,得到螺旋桨粘性流动所特有的流动分离、梢涡的形成与结构以及尾流场等一些重要现象和特征,为螺旋桨噪声、振动的研究和新型高效推进器的设计提供理论指导和技术支持。     

基于吸盘负压吸附的六足爬墙机器人关节转矩优化分配

针对采用吸盘负压吸附的六足爬墙机器人在多种运动模式下的关节转矩分配问题,提出基于总能耗目标优化的转矩分配方法.在确定吸盘翻转力矩约束、实现关节转矩与足底接触力转换的基础上,推导机器人动力学模型,进而用Moor-Penrose逆矩阵法和简体爬山算法求解总能耗最优目标下的机器人总功率与机器人各运动模式下各位姿(表现为各关节转角)之间的关系.该方法能有效适应爬墙机器人的多种运动模式,提高了机器人的环境适应能力.实验样机仿真结果表明,所提出的算法简单有效、实现方便,并且能有效确定站立模式最小总能耗位姿,以及在设定的侧立安全指标范围内的侧立最安全位姿.     

单吸盘爬壁机器人的吸附稳定性的分析及计算

提出并采用变动力矩轴的方法 ,建立了爬壁机器人系统力学模型 ,解决了爬壁机器人吸盘压力分布函数不可解的问题。并在此基础上 ,分析了爬壁机器人在匀速爬行时的稳定吸附条件 ,为在爬壁机器人设计过程中确定一些主要参数提供了必要的理论基础     

负压吸附式环形气垫导轨的计算方法

根据负压吸附导轨的工作原理,利用流体力学的性质,系统地建立了导轨的承载能力和气膜厚度的数学模型,得出4个结构参数、气源气压与承载能力和气膜厚度的关系。最后通过实验证明了该导轨气膜厚度在1～3μm时,刚度稳定,最大变化量约为10%,且计算刚度与试验刚度的误差小于12%,能够适用于高精密器械的移动元件或承载元件。     

基于CFD的烟草烤房热流场分析研究

为了研究烟草烤房内部热空气流场特性,提出了基于CFD烤房热空气循环的假设,建立其在热对流及热传导工作过程中的数值计算模型,采用流体计算软件Fluent结构化网格对烘烤工作过程及流场动力学特性进行了动态模拟仿真。结果表明,对烤房结构进行优化后,其装烟室内部温度分布均匀度得到了提高,水平面温差减小0.19℃,垂直面温差减小1.49℃。     

新型负压倒梗装置的设计与运用

开包倒梗工序是制丝环节烟梗预处理工段的第一道工序。针对南昌卷烟厂烟梗开包间开包倒梗工序要求,综合利用联合工房除尘系统除尘风量冗余,结合自身条件,设计一种新型负压倒梗装置,经实际使用表明效果良好,达到了降低操作工人劳动强度,减少扬尘,净化环境的目的。     

液压挖掘机工作装置弹性动力学特性分析

以某型液压挖掘机工作装置为研究对象,将铲斗和地面看作固定连接,建立闭链机构模型,利用变截面压杆稳定性计算的等效刚度法将动臂油缸等效成等截面杆,根据机构弹性动力学对挖掘瞬间的挖掘机工作装置进行动力学建模,用MATLAB编写程序分析其弹性动力学特性,为挖掘机的冲击响应分析和结构优化设计奠定力学基础。