一种电动轮椅车悬架结构参数设计

借鉴国际标准ISO2631-1 1997(E)中人体承受全身振动的评价方法,用动力学仿真软件ADAMS对一种电动轮椅车基于振动舒适性在一定频率简谐激励下的悬架结构参数进行均匀试验设计仿真分析,并利用二次逐步回归方法对试验结果进行回归分析,得到各结构参数对电动轮椅车振动舒适性的贡献度,为电动轮椅车悬架设计提供一定的依据。     

轮椅车动态测试系统的研制

为了对轮椅车的各项性能指标按国家标准进行检测,针对各种规格的手推式轮椅和电动轮椅,按照国标与欧标所述的测试要求与测试方法,研制了一套轮椅测试系统。采用模块化的设计思路,实现测试系统的有效整合。按功能不同,整套系统分为传动模块、轴距调整模块、电动轮椅／手推式轮椅切换模块、轮椅车夹持模块、控制模块等。重点叙述了轴距调整模块、电动轮椅／手推式轮椅切换模块与轮椅车夹持模块。该系统经过实验表明,它能够对前后轮间距为350～1500mm的轮椅车进行颠簸测试,并可测试电动轮椅在0—40°斜坡上的爬坡能力,能对电动轮椅与手推式轮椅进行切换。系统具有测试精度高、操作简便、可靠性高等优点,具有较大的推广价值。     

六轮探测车多约束四边形悬架的仿马折展研究

通过分析马的形体变化,探讨马腿折叠的规律,并将其运用到六轮探测车悬架的折展研究中。以"索接纳"悬架为初始折叠构型,分析且保留其对崎岖地形的自适应性能,并提出四杆直线机构来增强其越障,尤其是翻越垂直台阶障碍的能力,形成一种多约束四边形组合悬架。对四杆直线机构进行建模分析,通过分析与车轮中心连接的杆件端点的运动轨迹,得到符合探测车尺寸约束条件的悬架各杆件尺寸,在此基础上得到悬架的折叠方案,可以实现探测车从工作状态的大体积到折叠状态小体积的变化,并且完全满足折叠比和在折叠状态下自由行驶的要求。针对折叠后的探测车,提出两种悬架展开方案,且分别对两种展开过程进行仿真分析,经过对相关参数比较分析后,选出一种使悬架具有优良展开性能的方案,使得探测车同时具有很好的折叠与展开性能。     

可折叠式道路清障车的机构设计及优化

针对一种新型的可折叠式道路清障车,对其液压抱胎机构、液压折叠机构和液压举升机构进行机构设计与分析,采用协调曲线法,利用MATLAB优化工具箱对液压举升机构进行机构多目标函数的优化设计,得到液压举升机构的优化杆长,为运动学和动力学分析提供了必要的前提条件。     

基于空间可展机构可靠性设计分析

空间可展机构具有展开性能好、稳定性高、可延展性的特点,可适用于太阳能帆板展开机构、太空平面反射天线等领域,空间可展机构在展开和折叠时需要满足高精度、重量轻的要求,需要进一步对其进行模型设计分析与研究。为提高空间可展机构在展开和折叠时的运动精度,基于空间可展机构的杆件尺寸误差、装配误差和主动件角速度周期性波动误差的情况下,利用常规设计方法和可靠性设计方法分别对空间可展机构的驱动杆直径进行设计计算。结果表明：利用可靠性设计方法计算不仅可以起到优化杆件作用,还提高了可展机构的可靠度,验证了可靠性设计对于研究空间可展机构的可行性与有效性,同时对推进空间可展机构的工程应用具有一定的基础理论支撑与实际价值。     

基于ADAMS的快装塔式起重机起重臂折叠机构设计及仿真分析

为了解决运输时快装塔式起重机折叠高度过高的问题,设计了一种起重臂间的折叠机构,并根据起重臂截面尺寸,对机构的销轴位置作初步计算和定位。为验证该机构的可行性,利用三维建模软件Pro/E建立起重臂折叠机构的三维模型,导入多体动力学软件ADAMS中,根据折叠机构的工作原理添加约束副和驱动函数,建立折叠机构虚拟样机模型,对其进行运动学仿真分析。仿真结果证明,设计的机构能够满足起重臂从折叠到展开过程中的位移、速度和加速度等运动要求,故该机构是正确可行的,通过对运动特性的研究为折叠机构的结构优化提供依据。     

便携式可折叠电动三轮车结构设计与性能分析

针对折叠电动三轮车在折叠后所占空间较大、质量较重的问题,对折叠电动三轮车的折叠机构及材质等问题进行了研究。首先,设计了一款便携式可折叠的电动三轮车,采用“X”型结构设计了该车主要折叠机构,主要采用铝合金材质作为车身材料;然后,对整车进行了操纵稳定性分析,理论计算了转弯半径和极限侧向加速度,并运用ADMAS对折叠机构进行了运动仿真分析,运用HYPERMESH对其进行了3种工况的整车强度仿真分析;最后,根据设计进行了样车制作,并对其进行了折叠试验和强度试验。研究结果表明：该车的最小转弯半径为800 mm,极限侧向加速度为0.3 g,折叠机构运动平稳无卡死现象,符合人机工程学的设计要求,车架在3种工况下的最大应力为55.26 MPa,满足强度设计要求,达到了小型化、轻量化、便携化的设计目标。     

馈能悬架并联机构静力学分析

为了解决馈能悬架传统机构效率低下、结构复杂等问题,提出一种新型的少自由度并联机构馈能悬架。该悬架系统可以将车身的垂向运动通过执行平台传递到动基座,然后转化为可以带动馈能电动机回收能量的旋转运动。首先,建立二自由度1/4汽车馈能悬架模型,对并联机构进行位置分析,利用坐标变换法,得到其位置逆解。然后,通过拆杆法对并联机构的各个杆件进行静力学分析,得到其静力学平衡方程组;通过求解该方程,得出了该机构各个杆件的全部约束力和力矩。运用SolidWorks软件进行建模,并导入有限元软件平台中进行结构静力学仿真分析。仿真结果表明,该并联机构符合设计要求,验证了所建模型的有效性,为该机构运用到悬架系统中提供了参考。     

一种新型全自动折叠舞台结构设计

针对传统舞台手动安装折叠、不易折叠而造成场地浪费的问题,设计出一种新型全自动折叠舞台,达到一地多用的效果。阐述了其总体结构及工作原理,进一步详细设计了各部分机构的具体结构及原理,并对其进行静力学分析、运动学分析和动力学分析,给出设计依据。并根据该自动折叠舞台的结构及运动特点,给出了机电控制思路,保障舞台安全有序地运行。本折叠舞台设计既为新型折叠机构开辟新思路,同时也为新一代折叠舞台详细设计及优化创新提供依据。     

空间集中连杆杆件操纵机构的设计和运动学仿真

根据集中连杆杆件操纵机构的基本设计思想，设计了空间集中连杆杆件操纵机构，利用UG建模，用动力学仿真软件ADAMS对其进行了运动学仿真分析。分析结果显示：该空间集中连杆杆件操纵机构的变速，转向和换向操纵机构互不干涉，结构设计合理，可显著提高设计质量，降低开发费用。     

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。     

车载式施药机桁架有限元分析

通过对现有6m宽两折叠桁架的节点、杆件尺寸及整体结构进行分析,运用经验设计方法设计了一架12m宽四折叠车载式施药机桁架.采用CAD技术对桁架进行结构设计,利用三维建模软件对设计好的桁架结构进行实体建模,然后通过三维建模软件与ANSYS软件数据转换接口,将建好的模型导入ANSYS中,利用ANSYS技术对经验设计的桁架结构进行有限元静力分析.由分析结果可知,经验设计存在很多不合理之处,而通过ANSYS分析可以节省设计材料,加强桁架结构的刚度和强度,合理的选择尺寸、布置结构的节点,对经验设计的不合理之处进行了改进.     

一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计

设计了一款三星轮式爬楼梯电动轮椅,其中一个星轮为轮毂电机。采用三星轮机构实现爬楼越障,采用轮毂电机驱动轮椅平地行驶,实现了爬楼功能和电动轮椅功能的有机结合。爬升装置是爬楼梯轮椅的关键,在深入研究爬楼梯轮椅工作机理基础上,充分考虑爬楼梯轮椅爬升装置的结构和尺寸以及爬升功率、安全性等要求,在对爬升装置设计的同时还对轮椅行走环节进行了设计。经过性能分析,设计的爬楼梯轮椅达到了功能要求,并具有乘坐安全、爬楼梯稳定、控制容易以及操作简单等特点。     

智能爬楼轮椅的结构设计与仿真分析

针对我国目前生产的轮椅爬越能力不强的难题,研究并设计一种适用于行动能力有缺陷的老年人和残疾人等人群的新型智能爬楼轮椅。首先,对智能爬楼轮椅的运动过程进行分析,并确定了设计方案包括动力驱动机构、行驶机构、行驶机构伸展装置、座椅调平机构等。其次,阐述了整体机构及工作原理,并用SolidWorks软件对智能爬楼轮椅进行三维建模。再次,对动力驱动机构和行驶机构等关键部分进行了理论测算,并通过Simulation、Motion模块进行静力学应力、位移特性和运动特性的仿真分析。最后,对智能爬楼轮椅的控制系统进行设计和简单分析。本智能爬楼轮椅具有爬楼能力强、自动调平等特点,可以克服现实生活中爬楼难的问题,可在医疗器械、助老领域推广应用。     

高速机床导轨防护罩伸缩机构的动态响应分析

根据国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题的要求,研制出一种用于高速机床导轨防护装置的快速伸缩机构.利用ANSYS WORKBENCH分析软件对快速伸缩机构进行有限元建模,并且进行瞬态动力学分析,得出伸缩机构的杆件几何尺寸对其工作响应能力的影响.     

柔顺正交二级杠杆位移放大机构的设计与分析

设计位移放大机构是扩大压电叠堆驱动器输出位移，进而提升精密定位平台和微纳操作末端执行器工作空间的常见策略之一。对于柔顺位移放大机构，如何提高位移增益并使输出位移达到预期方向是其研究热点之一。鉴于此，对柔顺正交二级杠杆位移放大机构进行了系统性设计与分析。首先，分析机构与压电叠堆驱动器的运动学特性要求，结合机构自由度分析与刚体替代法，对柔顺正交二级杠杆位移放大机构进行系统性结构设计；然后，考虑柔顺铰链中点漂移与杆件变形，运用矢量多边形、卡氏第二定理与静力平衡方程，对机构位移增益进行静力学建模；进而，基于蒙特卡洛方法，对机构尺寸参数进行全局敏感性分析；最终，利用有限元仿真，对机构运动学综合、位移增益建模以及敏感性分析结果的有效性进行验证，并基于敏感性分析和有限元仿真结果，进一步设计了机构尺寸参数的制造公差等级。所提出的机构位移增益建模与敏感性分析方法无需使用输入输出位移正交的条件，可以推广应用于一般的柔顺多级杠杆位移放大机构。     

剪式单元可展机构静力学分析与拓扑优化设计

利用矩阵凝聚法,推导出了一种五自由度剪式单元的有限元模型,并对一种圆柱式折叠结构进行了静力学分析。将拓扑优化中的SIMP法引入到可展机构的优化设计中,对可展机构进行了拓扑优化研究。分别以结构柔度最小化和结构效率最大化作为优化目标函数,对圆柱式折叠结构进行了拓扑布局优化。优化后的结构质量大大减轻,而结构效率得到提高。对结构的动力学性能进行了探讨。研究结果对可展机构的轻量化设计有一定帮助。     

下肢外骨骼的结构设计与仿真分析

提出了一种利用电机+电动推杆混合驱动的外骨骼机械结构,它的单下肢有3个自由度,使用较少但必要的自由度来实现行走,降低了机构的复杂性,并且该结构避免了髋、膝关节轴向尺寸对人体的干扰以及踝关节尺寸对脚部运动的影响,同时引入腰宽调节机构,使外骨骼机器人能够适用于不同人群。此外,基于D-H法,建立了外骨骼机器人的运动学模型,并利用有限元分析软件,对外骨骼机器人进行静力学、动力学和模态分析。整个步行周期的受力情况的分析结果有效验证了结构设计的可行性。     

2-RUUS机构动力学性能分析

对新型的2-RUUS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时给出任意机器人机构惯性力和机构尺寸以及机构质量之间的关系不等式,及相应的惯性力全域性能指标,利用该指标公式可以对任意机器人机构进行杆件尺寸和质量对动力学性能影响的分析。在只考虑机构尺寸的情况下,利用加速度全域性能指标和惯性力全域性能指标,分析2-RUUS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱。得到该机构尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。     

自动倾斜器不旋转环操纵机构等效并联机构尺寸优化分析

对直升机自动倾斜器不旋转环操纵机构的等效并联机构——1-RRS-3-SPS-1-PS机构进行机构位形分析,利用虚设机构法求出机构的影响系数矩阵,采用影响系数法和微分法分别求出机构的输入速度和输入加速度仿真曲线,验证了影响系数矩阵的正确性。同时利用速度、加速度和惯性力等全域性能指标,在同时考虑到机构杆件的尺寸、质量等因素情况下,分析1-RRS-3-SPS-1-PS机构的动力学性能,绘出上述指标的性能图谱,得到该杆件尺寸和动力学性能的关系变化趋势,同时也得到了所讨论的机构范围内性能较好的机构尺寸。利用Matlab软件对机构进行实体仿真,验证了速度、加速度和惯性力全域性能指标理论的正确性和可行性。