大仰角俯仰机构布局方案优化方法及应用

为解决大仰角俯仰机构布局方案的优化问题,以始末状态中俯仰传动油缸最大作用力和近似功率的加权函数最小为优化目标,考虑空间铰点位置、机构传动角、俯仰传动油缸稳定性等约束条件,建立了其优化方法数学模型,利用复合形法算法编写了MATLAB优化程序。提出了基于优化设计数据构建产品原理性样机,并利用虚拟样机技术进行产品性能评价的方法。以某型装置为算例进行优化设计,获得其大仰角俯仰机构布局方案优化数据,与作图法相比,优化后:俯仰传动油缸作用力的压力峰值与拉力峰值基本持平且最大作用力降低了28%,功率正负分布更为均衡且变化范围减小,俯仰机构最小传动角提高了30%。所建立的大仰角俯仰机构优化方法数学模型及设计数据评价方法可以应用于其他机械装备概念创新设计中。     

氦容器的加工制造及安装

介绍了CSNS靶站氦容器的主要部件,详细分析了氦容器的制造工艺,提出了设备在安装、检验和验收中应注意的事项。     

高速平面并联机器人动态分析与实验

基于弹性动力学和实验对高速轻型平面并联机器人的动态响应进行研究。首先,根据机构的几何和惯性非线性建立机构运动微分方程组,对机构的两个典型位形的动态响应进行分析;其次,建立了由3-RRR轻型并联机构和控制系统组成的实验装置,对理论分析进行了验证。结果表明,在位形2,理论分析和实验一致,即机构的残余振动很快衰减;在位形1,理论分析与实验两者不同,实验测量的动态响应为自激振动,而数值仿真得到衰减的残余振动。同时,结果也表明机构在不同位形有不同的动态响应。     

DBN层次趋势研究及其在航拍图像故障识别中的应用

航拍巡线作为一种高效的线路运检手段已开始投入实用。为了减少人力分辨输电线路设备异常的工作量,实现自动分辨异常图像,进而实现自动化巡检,研究了输电线路图像故障识别的问题。首先从中心极限定理、信息理论以及实验数据等多方面出发,研究了深度信念网络(DBN)权重的层次趋势问题,从而揭示了层次权值逐步趋于正态分布的规律,该结论解释了DBN能自动提取到精细特征的原因。基于层次趋势,提出了一种确定DBN层数的指标,即正态分布满足率(NDSR),可降低算法的时间复杂度。最后对巡线图像故障识别进行了研究,并验证了DBN在巡线图像故障识别应用中的有效性。与PCA_SVM等算法进行了比较,实验结果表明该算法的正确识别率明显比其他算法高,可为输电线路状态检测提供可靠的依据。     

机载小型化快速反射镜用微位移测量传感器设计

为了实现机载小型化FSM的闭环控制,设计了一款小体积、高精度、高环境适应性的微位移测量传感器。首先根据位移传感器的技术原理和机载FSM的应用需求,提出了微位移测量传感器的主要设计指标。然后,分别对微位移测量传感器的发光元件、密珠滑轨、测量光栅和接收元件等进行了详细设计与选择。其中,高精度密珠滑轨的采用不仅减小了测量过程中的附加阻力,而且使光栅副的运动更加精准;光栅副通光窗口的引入、独特零件编码的设计、裂相法信号提取方式的采用,保证了微位移测量传感器的高低温性能。最后,针对微位移测量传感器在机载小型化FSM上的应用效果进行了理论分析与实验检测。结果显示:机载小型化FSM的方位指向误差不超过3.4″,俯仰指向误差不超过3.8″,证明了专用型微位移测量传感器高精度、高分辨力和高响应速度的技术特点,满足机载小型化FSM的应用需求。     

分形维数计算的流水线优化方法研究

分形维数计算具有计算复杂度高、计算时间长等特点,严重影响计算的实时性。针对此问题,在充分分析分形维数计算内在特性的基础上,利用分形维数具有流水线计算的特点,提出了一种计算分形维数的流水线体系结构,可有效提高分形维数计算的实时性。由于嵌入式并行处理硬件平台资源有限,对分形维数计算实时性进行优化的同时还需要考虑资源消耗的优化。通过对不同级数流水线运行时间和资源消耗的分析,建立基于运行时间与资源消耗的优化目标函数,从而得到运行时间与资源消耗最优的流水线结构。并与已有的计算分形维数的并行算法进行对比分析,实验结果表明,本文提出的优化方法在提高计算实时性的同时有效降低了资源消耗,实现了运行时间与资源消耗的优化。     

高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端力学参数变化规律

为研究高频谐振式疲劳裂纹扩展试验中带有Ⅰ型预制裂纹的紧凑拉伸(CT)试件裂纹尖端力学参数的变化规律,利用动态有限元方法,采用ANSYS和MATLAB软件编写程序,计算了CT试件在高频恒幅正弦交变载荷作用下,在一个应力循环及裂纹扩展到不同长度时裂纹尖端区域的位移、应变场及裂纹尖端的应力强度因子,并分析了其变化规律。在计算裂纹尖端应力强度因子时,首先采用静态有限元方法和理论公式验证了有限元建模和计算的正确性,然后采用动态有限元方法研究了裂纹扩展过程中裂纹尖端应力强度因子的变化规律。最后进行了高频谐振式疲劳裂纹扩展试验,采用动态高精度应变仪测量了裂纹扩展到不同阶段时裂纹尖端点的应变,并对有限元计算结果进行了验证。研究结果表明：在稳态裂纹扩展阶段,高频谐振载荷作用下Ⅰ型疲劳裂纹尖端位移、应变及应力强度因子均为与载荷同一形式的交变量;随着裂纹的扩展,Ⅰ型疲劳裂纹尖端的位移、应变及应力强度因子幅不断增大;静态应力强度因子有限元计算值和理论值的误差为2.51%,裂纹尖端点应变有限元计算结果和试验结果最大误差为2.93% 。     

二维超音速喷管型线设计仿真研究

采用计算软件FLUENT,对四种经典收缩段型线下的流场特性进行数值模拟,为选择超声速风洞收缩段的型线提供依据。基于特征线理论,利用解析法完成超音速喷管膨胀段型线设计,通过分析总压恢复系数及均匀度等流场参数,确定型线膨胀角角度及喷管长度。结果表明,收缩段型线选用双三次曲线,膨胀角度3.5°的情况下,超音速喷管出口达到了设计要求马赫数,并获得了较好的气流品质。     

适用于乘用车人机设计验证的人机台架系统开发

针对传统的采用物理模型或样车进行人机工效验证的方式存在成本高、修改不便、设计周期长等缺点,结合企业需求,研究并开发了各主要部分能够调节位置的人机设计验证台架系统。首先进行了需求分析,确定了需要覆盖的目标车型范围,明确了利用该台架能够验证的人机工效内容,并确定了主要的功能和结构要求。在此基础上,对总体的设计开发思路、需要考虑的定位基准系统以及各部分空间和各主要的自由度位置及行程进行了概念设计。根据经过反复论证的概念方案,参考各种型材和机构的行业标准,设计了台架的总体结构和各部分调节机构,并对结构和机构进行了强度、刚度和运动分析。与第三方制造商合作完成了整个台架系统的加工、制造、装配和调试过程。试运行的结果证明,该台架能够很好地模拟和呈现设计目标所规定的车型,并能方便地对汽车使用中的各种人机工效进行评价、修改和再评价。