三轴差动式管道机器人驱动单元弯管通过性研究

为了描述三轴差动式管道机器人驱动单元的弯管通过性,建立了驱动单元在弯管处的运动方程与平衡方程,分析了其在弯管处的差速特性与力学特性。理论分析表明,三轴差动式管道机器人驱动单元在弯管处自主差速,无寄生功率产生,驱动轮能够提供足够的拖动力,具有良好的机械自适应特性。建立的驱动单元运动方程与平衡方程为三轴差动式管道机器人的机械自适应理论奠定了基础。     

履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究

管道在能源的运输方面具有重要的作用,其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。以DN250～350 mm的油气管道为主要应用场景,设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知,当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时,从几何约束角度分析可以通过弯管;运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析,研究该管道机器人的运动特性,得到该机器人的速度方程。由分析可知,履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。采用仿真分析的方式,验证了其对弯曲管道形态的通过性。该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。     

新型管道除锈机行走部的设计与仿真分析

根据管道除锈的具体要求,提出了一种新型的管道内部行走系统,推导了除锈机行走部的运动关系方程,通过验证该驱动系统可以完成管道直线行走和弯道行走的三轮驱动任务,还可以应用在其它具有驱动要求的传动系统中,具有很好的市场前景。     

自适应管道机器人驱动系统设计

通过对自适应管道机器人驱动系统的总体构架进行分析,详细介绍了驱动系统的弹簧预紧变径机构、三轴差速机构、行走驱动机构和辅助支撑机构的设计。使得所设计的管道机器人具备管径自适应特性和自主差速特性,并可根据弯道内部环境自主改变各驱动轮的速比关系,顺利通过弯管和尺寸不规则的管道。     

机械式弯管内壁除锈均匀性研究

针对现阶段存在的用于小口径弯管内壁除锈的机械机构在弯道处除锈不均匀性问题,首先求出弯道处内外圆弧长的比例关系,然后通过理论计算推导出关于弯道处内外圆之间的磨块磨削面积公式,得到磨块结构的通用方程,保证其在弯管弯道处尽可能除锈均匀性的同时又能高效的除去弯管直道的锈层。通过实例对磨块结构的通用方程进行验证,并且设计出磨块结构,利用三维建模软件SolidWorks对整个除锈机构进行建模,运用运动仿真软件ADAMS对此机构进行运动学与动力学仿真,得到此除锈机构在不同形状及曲率的弯管中运动时各组成部分的位移、速度等曲线图,从而从理论上证明了此机构可以达到预想的除锈效果。通过对本机械除锈机构的设计、建模及仿真,实现了除锈机构对弯管除锈均匀性的理论验证,为此除锈机构的投入生产制造奠定了基础。     

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

针对管道机器人过弯时驱动轮与管壁间的相对滑动问题以及机体对管径尺寸的适应问题,设计了采用单电机进行驱动并具有自主差动特性和自适应变径特性的管道机器人。分析了机体差动机构的传动特性,从理论上推导了管道机器人变径机构工作状态时的受力方程,得到了机器人运行时驱动轮与管壁之间的力学关系式。构建了机器人在管内的运动位姿模型,并研究了机器人在不同位姿条件下的模型中各个变量之间的对应关系。分别建立了管道机器人在弯管和变径管中运行的虚拟样机模型,最后通过仿真实验对管道机器人的自主差动特性和自适应变径特性进行了验证。研究结果表明,管道机器人可以无干涉地通过弯管,在变径管中运行时也能有效地实现自主变径,并展现出了良好的驱动性能。     

三轴差动式管道机器人机械自适应驱动技术

为解决管道内轮式移动机器人通过弯管时的运动干涉问题,减小因滑动摩擦而引起的磨损,提高该类机器人的使用寿命,提出一种具有管道自适应能力的轮式管道机器人驱动技术——三轴差动驱动技术。通过对三轴差动式管道机器人过弯管时内部传动系统的运动关系和力矩传递关系的理论分析及内部功率流向的深入研究,建立三轴差速轮系的力矩传递关系的数学模型,推导传递效率的理论计算公式,并证明该驱动技术驱动效率高,功率体积比大。     

机械自适应型管道机器人驱动单元的设计

提出了一种新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人,其驱动单元是由三轴差速式驱动模块与弹性全主动轮腿式管径适应模块组成。三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各行走轮转速,避免了因行走轮滑移产生的寄生功率;弹性全主动轮腿式管径适应模块通过径向的伸缩来适应管径的变化,其全主动结构保证了行走轮在悬空状态下仍可提供足够的拖动力。文中提出的机械自适应型管道机器人驱动单元管道适应能力强,其新颖的结构组成与驱动原理丰富了管道机器人的自适应驱动理论。     

基于键合图理论的三轴差速机构的差动特性

为解决轮式管道机器人通过弯管时产生的运动干涉及传动部件的磨损等问题,将三轴差速机构应用于轮式管道机器人中,三轴差速机构可根据管道对各驱动轮所产生的力矩之间的关系调节其输出转速,实现机器人在弯管中的自主差动运行.将键合图理论应用到三轴差速机构差动特性的分析中,利用绝对速度法建立三轴差速机构的增广键合图模型,并根据一定的规则推导相应的状态方程.针对三轴差速机构三个输出轴的输出不等效现象,由状态方程得出三个输出轴传动路线等效的条件,并进行相应的等效处理.根据建立的状态方程,对三轴差速机构进行不同工况下的仿真计算,计算结果表明三轴差速机构可以根据外作用力的大小关系进行差动输出.     

基于C#的弯管内壁除锈机构快速设计的研究

弯管内壁除锈机构是一种针对弯管的机械式除锈工具,为了加快对不同类型、不同尺寸弯管除锈机构的设计、分析时间,研究了一种能够对其实现快速建模、运动仿真功能的系统。利用Visual C#和ADAMS命令进行混合编程,通过定制界面简化了操作,并具有良好的人机交互性,能够快速完成仿真模型的建立、导入与运动学仿真结果的提取,从而提高设计效率,为除锈机构功能的进一步完善奠定了基础。     

Analysis and verification of power transmission characteristics of the hydromechanical transmission for agricultural tractors

In this study, we developed a network model of a Hydromechanical transmission (HMT) for tractors. We verified the developed network model using commercial software and analyzed the power transmission characteristics of an HMT-equipped tractor based on the verified network model. We developed a network model considering the power losses of the transmission elements to analyze the power transmission characteristics of the HMT’s main shift. Using this model, we analyzed the power transmission characteristics of the main shift and confirmed that the power of the main shift can be split and circulated depending on the stroke of the Hydrostatic unit (HSU). We then used the model to analyze the HSU stroke, the power transmission efficiency, and the wheel torque, all of which comprise the power transmission characteristics of an HMT-equipped tractor. As a result, the HMT changed the driving speed of the tractor by continuously varying the HSU stroke. The tractor efficiency increased with the driving speed at each mode and decreased after having reached its maximum efficiency. To verify the developed network model, we compared the analysis results of the tractor’s power transmission efficiency and wheel torque with those obtained from commercial software. From the comparative analysis, we confirmed that the power transmission efficiency and wheel torque of the two models coincided. Therefore, we conclude that the developed network model is highly suitable for analyzing the power transmission characteristics of the HMT.

     

电动助力转向传动机构的建模与仿真分析

从转向轴助力式电动助力转向系统减速传动方案出发,分析可行的两种方案各自优缺点,最终选择对蜗轮蜗杆——NGW差动轮系机构进行运动学和动力学分析,并建立三维模型,采用软件仿真分析具体方向盘和电动机转角规律下,有助力和无助力时齿条位移和速度变化线。从仿真分析知:有助力时齿条位移速度明显增大,揭示了提高驾驶员操纵方向盘舒适性的内在规律,为后续进行机构特性研究奠定了基础。     

肠道胶囊机器人的转向随动力学模型

为了实现旋进式胶囊机器人在充满黏性液体弯管内的无碰撞转弯行走,提出一种离散逼近的空间万向旋转磁场控制策略,采用与机器人相连的赖柴坐标系确定机器人的姿态,建立旋转磁场与机器人内驱动器耦合所产生的空间磁力矩模型和弯管液体环境对机器人转弯运动响应的流体力矩模型,对转弯过程中磁力矩和流体力矩的动态响应特性进行理论研究。结果表明在转弯过程中外旋转磁场使机器人发生随动效应,流体力矩使磁力矩诱导的摆动响应迅速衰减现象有利于机器人在弯曲环境内的非接触式驱动。     

曲面磨削工艺的研究

提出了在三轴数控工具磨床上,利用成形砂轮与数控插补相结合,对复杂曲面进行磨削的方案,解决了曲面磨削的难题.具有加工精度高、成本低、效率高等优点.     

带传动弹性滑动效率分析

通过对带传动弹性滑动的研究,分别对主动轮和从动轮上的弹性滑动与功率损耗进行了分析研究,建立了弹性滑动与传动功率损耗的数学模型,得出了主、从动轮上囚弹性滑动引起的功率损失的大小以及相互关系,进而推导出了其效率计算公式,揭示了弹性滑动与效率之间的内在关系。     

一种长冲程转轮式抽油机

针对目前国内普遍使用的长冲程抽油机冲程长度有限、体积大、操作维修不便、造价高等问题,提出了一种结构新颖的长冲程转轮式抽油机。该抽油机采用一种结构巧妙的换向器装置传递运动和动力,冲程长达6～18m,冲次2～6r/min,可有效提高抽油杆管柱和抽油泵寿命。整机结构紧凑,转轮为折叠式,操作维修方便。现已完成可行性论证与结构设计。     

机械弹性车轮径向刚度和阻尼模型的分析

针对新型机械弹性车轮刚度特性,利用曲梁理论建立了弹性基础封闭圆环曲梁模型,对车轮刚度与輮轮抗弯刚度、铰链组弹性基础刚度及激振频率之间的关系进行了分析。结合车轮静态和动态试验分析结果,验证了根据曲梁理论所建模型的正确性,并分析了车轮刚度与车轮变形量、变形速率及激振频率之间的解析关系。根据分析结果建立了车轮刚度和阻尼的非线性解析模型,该模型反映了车轮变形量和激振频率对车轮刚度的影响,以及车轮变形速率和激振频率对车轮阻尼的影响,从而为车轮结构振动的进一步研究提供指导。     

轮式机械滚动阻力消耗功率的计算

分析了轮式机械滚动阻力消耗功率计算中驱动轮和从动轮之间的差异,给出了一般计算公式,为轮式机械的设计提供了参考。     

免修整柔性金刚石砂轮的磨削性能研究

针对现有超大规模集成电路基板加工中存在的效率低问题,提出一种免除砂带张紧装置,消除砂带横向振动影响,达到柔性砂轮磨削效果的新型砂轮,新型砂结合了砂带磨削加工效率高,发热低的优点及砂轮磨削精度高和设备简单的条件,解决了集成电路基板高效磨削的问题,通过和树脂砂轮的对比实验表明,柔性砂轮对石英基板上仍良好的磨削性能。