一种测力传感器固有频率的提高与测试

提高测力传感器的固有频率能有效增强被测力数据的可靠性。介绍了一种悬臂梁测力传感器提高固有频率的设计方案,以及用高温火焰烧断承载线产生阶跃激励以测试实体传感器固有频率的新方法。该方案使用有限元软件ANSYS对传感器进行模态分析和结构静力分析,结合仿真结果和悬臂梁固有频率公式修改模型,使测力传感器固有频率提高了60%以上,达到了360 Hz。实际测试结果与有限元仿真结果十分接近,充分证明了改进方案的有效性。     

动物运动力学测试系统

研究蜘蛛、昆虫等微小动物在地面、墙面、天花板等不同表面的光滑或粗糙状况下自如运动时的附着机理,可以为特种仿生机器人的研究提供理论依据。研制了动物运动力学测试系统,包括由16只三维微牛级力传感器组成的传感器测试阵列;48通道的信号放大、调理以及数据采集与处理;动态图像的放大、记录与分析等。该系统在仿生学的研究中有很大的应用价值,是了解和深入认识动物运动步态及其接触力学规律的重要手段。     

一种仿蝗虫跳跃机器人的能量转换机制及跳跃稳定性设计

通过对蝗虫蹬腿跳跃方式的模拟,研制了一种新型的可连续跳跃的机器人。在研究起跳过程能量转换机制的基础上,设计了扭簧弹跳机构。扭簧在减速电机和机身轨道的共同作用下,完成连续的腿部收缩和起跳过程,同时可以实现稳定着陆以保证多次跳跃。为进一步增强跳跃机器人在不同表面起跳的适应能力,通过建立蝗虫钩爪的抓附模型,分析了蝗虫在不同粗糙度表面起跳中脚垫与钩爪的协同作用,设计了黏附垫与钩爪共同作用的仿生跳跃底座结构。     

直升机减速器润滑系统应急技术研究

直升机减速器润滑系统出现故障,齿轮轴承将处于无润滑油工作状态,使减速器在短时间内破坏,造成灾难性的后果.对直升机减速器润滑系统多种应急技术方案进行分析,指出这些方案的优点与缺陷,提出了更为全面更为先进的解决思路,如选用热强度高的材料;对传动元件进行表面改性;采用应急润滑系统;用油气润滑代替油雾润滑;使用硫系与磷系复合添加剂或其他在高速冲击和低速高扭矩条件下均具有良好抗磨性能的复合添加剂.     

TC11及表面改性膜层在海水中的微动磨损研究

通过对TC11钛合金进行不同表面改性实验(微弧氧化、N+离子注入、DLC多层膜),得到不同表面改性膜层。利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和Raman光谱研究表面改性层的相组成和微结构。在模拟海水环境下,采用SRV-IV微动磨损试验机评价TC11合金及不同表面改性膜层的微动磨损性能(摩擦系数、磨损量及磨损机制),并比较抗微动防护效果。结果表明,TC11经改性后摩擦系数呈现不同程度下降,磨损量的降低则非常明显,其中DLC多层膜抗微动防护效果最显著。海水介质中各摩擦系数显著比纯水中低。海水中钛合金的磨损量小于纯水中的数值,腐蚀与磨损呈"负交互作用"规律,而改性层磨损较纯水中略高。     

动物驱动足摩擦学特性研究及仿生设计

研究了蝗虫、壁虎等具有全空间运动能力的动物脚掌的形态、材料微结构及其拓扑关系和接触力学规律。结果表明,脚掌产生的摩擦力具有明确的各向异性,脚掌各部分产生的摩擦力具有自锁合的特点,脚掌材料拓扑结构也具有各向异性特征。研究结果对陆上运动车辆驱动部件(如轮胎)的设计具有重要参考价值。     

铬基陶瓷复合镀层活塞环的摩擦磨损实验研究

采用销盘式摩擦实验机考察了三种活塞环镀层：国外进口铬基陶瓷镀层、国产铬基陶瓷复合镀层和普通镀硬铬镀层的摩擦磨损性能。结果表明，国产铬基陶瓷复合镀层的活塞环具有优良的耐磨性能，基本达到了进口铬基陶瓷镀层的活塞环性能。     

适应不同重力环境的仿壁虎机器人运动仿真

针对不同重力环境下仿壁虎机器人的运动稳定性、运动高效协调性等问题,基于四足机器人的步态规划现状和仿壁虎机器人自身特定的机械结构,设计了仿壁虎机器人在g、0、-g 3种环境下的足端轨迹和运动步态。在ADAMS仿真软件中研究了机器人的运动学和动力学特性,得到了仿壁虎机器人稳定爬行与脚掌黏附力、足端轨迹和运动步态的关系。探讨了仿真结果的合理性和局限性,为仿壁虎机器人在实际环境中的稳定运动奠定了理论基础。     

摩擦离合器最大静扭矩分布规律的研究

在传动系统中常采用摩擦离合器实现轴的连接或离合,与其它联接方式相比,它有下列突出优点:1)可作为系统的薄弱环节,过载时打滑,保护其它零件;2)改变摩擦面间压力就可调节从动轴加速时间;3)接合时冲击、振动较小等。因而在各种传动系统中广泛采用。在设计这种离合器过程中最大静扭矩是最重要的设计参数之一,过去多用平均值为设计依据,现在这种方法已难于满足传动系统高性能、高可靠性的设计要求。有必要研究其最大静扭矩的分布规律,以便为系统的可靠性分析提供依据。     

IPMC的力输出特性

IPMC(ion-exchange polymer metal composite)离子交换聚合物-金属复合材料)是一种人工肌肉材料,其较低的驱动电压能产生较大的位移变形,研究了IPMC这种智能材料的输出力特性.实验选取了不同电压幅值,不同频率的方波、三角波、正弦波3种波形作为电激励信号,通过力传感器实测了IPMC试样末端的输出力.结果表明,随着电压幅值的增大,其输出力也增大;随着电刺激信号频率的降低,其输出力也增大;而波形对其输出力影响不显著.