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被动式外骨骼可以减少行走能量消耗且不耗费电能,在军事、民用领域具有广阔的应用前景。针对现有被动式外骨骼节省的能量较少且无法适应不同行走配置等问题,提出了多级能量锁原理,并根据此原理设计了一款被动式外骨骼机械足。首先,基于多级能量锁原理,建立人体行走时支撑相储能阶段和释能阶段的人机耦合ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems,机械系统动力学自动分析)动力学模型。然后,对被动式外骨骼机械足进行了优化:基于所建立的动力学模型分析了弹簧位置和弹簧释放角度这2个结构参数对机械足助力性能的影响规律,并结合足跟高度求得了这2个参数的最优解。最后,基于行走实验和有限元仿真分析,对被动式外骨骼机械足的强度、刚度、流畅性和舒适性等进行了优化,优化后机械足的质量约减轻500 g,安全系数达到了3.04,运行流畅性和舒适性显著提升。结果表明,释能阶段是被动式外骨骼机械足发挥作用的关键阶段;弹簧释放角度对释能阶段机械足助力性能的影响较为显著,即为影响机械足助力性能的关键参数。研究结果可为外骨骼设计提供重要参考。 相似文献
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为了改善传统大塑性变形技术在实际操作中尺寸参数的局限性,提高AZ31镁合金的晶粒细化效果,提升其综合力学性能,将AZ31镁合金板材分别通过DEFORM-3D有限元数值模拟和300℃条件下4道次锻压-弯曲反复变形工艺实验来研究其变形行为和微观组织。模拟结果表明:变形道次越多,等效应变值越大,1道次变形时,等效应变呈间隔分布,而经过4道次变形后,高应变区域向低应变区域扩散,等效应变分布趋于均匀化;同时,变形过程中存在剪切力,弯曲剪切作用与锻压作用相互耦合,对细化晶粒、开启非基面滑移具有促进作用,有助于改善AZ31镁合金的组织与力学性能。实验结果表明:变形道次越多,晶粒细化效果越好,平均晶粒尺寸可显著细化至7.1μm,同时,组织均匀性不断改善。4道次变形后板材在不同区域处的织构取向分布差异较小,硬度值分布也相对均匀,平均硬度值为62.8 HV。 相似文献
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