针对轨道车辆车底日常检查面对的空间狭窄且复杂的工况,基于工业需求,创新设计了一种七关节串联机械臂。这一机械臂采用了模拟试验方式确定设计目标特征和基本结构尺寸,创新应用了第三关节旋转轴线与第二关节旋转轴线垂直的构型、集成化关节驱动、细长的机械臂整体尺寸和碳纤维轻量化连杆设计。这里以实际工况开展了多个阶段的样机应用效果模拟,开展了机械臂动力学仿真校核关节力矩和静力仿真校核机械臂末端最大位移,通过产品应用验证了该机械臂设计特征能够很好地适应空间狭窄且复杂的轨道车辆检查作业环境,实现了设计目标。该方法适应于特殊环境应用需求下的机械臂设计,这里机械臂也可推广到其他应用领域。

四模块可变形机器人具备多种构型与多种转向方式,种类繁杂的构型与运动方式导致分析工作较为复杂。针对因结构与运动复杂产生的巨大的工作量的问题,进行四模块变形机器人转向性能评价指标的相关研究使得在进行构型选择与运动分析时更具有针对性。通过运动学与动力学相关知识,结合机器人结构特点与运动原理,对四模块可变形机器人进行动力学建模,并以此为依据建立完整的四模块可变形机器人转向数学模型。通过分析四模块可变形机器人转向数学模型,确定机器人在进行转向运动时的性能评价指标,进而建立完整的转向性能评价体系。通过理论与实验相对比,对转向数学模型中的各性能指标进行验证确认其实用性及有效性。

测量臂杆件和关节的弹性变形与臂的摆放构型相关,会影响臂的测量精度。提出了一种基于测量臂构型的单点测量残差修正方法。通过分析测量臂在某一构型下的关节角度与测量臂末端点坐标偏差值之间的映射关系,再根据有序摆放构型下单点测量坐标相对平均坐标的变化曲线,利用不同构型下的关节角度和相应的坐标变化值建立了残差修正数据库,进而应用该数据库对测量臂任意构型下的末端坐标值进行修正。实验证实了其有效性和正确性。

对飞机鹅颈铰链组件的设计要点进行了研究分析,包括如何优化旋转轴线位置、鹅颈铰链与铰链支座采用何种构型、如何选择鹅颈铰链与铰链支座的连接形式等。给出了旋转轴线位置的优化方法,介绍了两种鹅颈铰链组件构型的特点与应用范围,对鹅颈铰链与铰链支座之间几种不同的连接形式进行了分类说明与对比分析,结合工程实例对几种连接形式进行了重点研究。

根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模型中存在冗余驱动问题.但由于松毛虫模型具有更多的可用步态,因此比尺蠖模型具有更高的安全性.这两种模型的样机由若干吸附模块和关节模块构成,以验证两种蠕虫机器人的爬壁能力.试验表明由于松毛虫机器人运动时存在冗余驱动,导致吸盘出现侧滑力,同时验证了尺蠖机器人在竖直壁面上的爬壁能力.为了进一步改进尺蠖机器人的吸附能力,采用了一种非对称的运动步态.

某型机在加装鱼叉系统的过程中,论证了液压源和电能源两种鱼叉构型。为了对两种能源形式的鱼叉构型有更好的了解,首先介绍了液压和电动鱼叉系统的组成与原理。在此基础上利用AMEsim软件对两种鱼叉构型进行了模拟分析,并且对比了两种鱼叉装置的伸缩机构以及加装鱼叉系统对机上安装的影响。结果表明,电动鱼叉系统能够在规定的时间内完成鱼叉装置的收放动作,并且对机上原有设备的影响更小、加装成本更低,相比常规液压源鱼叉系统具有明显优势。

空间机械臂在执行空间任务时具有不同的构型,采用有限元法分析它在各构型下的基频时工作量巨大而难以实现。为此,提出一种基于柔度矩阵理论建模的计算方法并进行验证。根据机械臂结构特性建立运动学模型;提出柔度矩阵理论建模的计算方法;通过有限元仿真分析机械臂2种典型构型,验证柔度矩阵理论;对机械臂进行地面展开基频实验。结果表明:柔度矩阵计算偏差为3.4%,理论分析基频与有限元计算基频偏差为1%,验证了所提出的柔度理论建模方法对机械臂在轨基频计算的准确性;理论分析基频与实验基频偏差为7.2%,偏差主要来源于有限元仿真,满足工程上10%的偏差要求。该方法将柔度矩阵与机械臂构型相结合,能快速计算机械臂在不同构型下的基频。相对于有限元法,该方法得到较大简化,具有一定的工程应用价值。

为了探索新的叶型设计方法,文章采用非均匀有理B样条(Non-UniformRationalB-Spline,简称NURBS)曲面成型技术尝试了涡轮叶型和流道构型的设计和仿真,主要设计过程为叶型NURBS曲面参数的计算、曲面型值点反算控制点的求解和NURBS曲面的构造方法,编制了通用的NURBS曲面成型函数工具箱。其中叶片吸力面与压力面的生成为分别进行拟合,在两面交界处达到了封闭,并提出可以通过对边缘点的节点细化(增加控制点列数),使两曲面片在数据上无限接近曲率一致,实现了NURBS技术在流道外形设计和仿真方面的应用。

<正> 1 前言传统的轴流泵叶片构型是在所得各圆柱展开平面的叶片骨线上套加空气动力学翼型,然后通过反复作图、修正获得具有光滑叶片表面的转轴线位置且在图上量测获得各圆柱展开面上的翼型放样尺寸。可见极为繁琐,特别是叶片转轴线位置的确定更是如此,且误差较大。

激波诱燃冲压发动机作为超燃冲压发动机的一种,更加适合高超声速飞行器机体与发动机的一体化设计。为了研究其前体/进气道的燃料/空气混合特性和增强机理,本文采用地面试验方法对不同悬臂斜坡喷注器的流场特性进行了研究。研究表明,悬臂斜坡上形成的斜激波呈很强的三维效应。燃料喷注后会改变悬臂斜坡上斜激波的方向,使其与斜坡的夹角增大。悬臂斜坡的存在使流场中产生了压差,影响了气流的运动轨迹,进一步导致了流向涡的产生。后掠喷注构型和双喷口构型的混合特性更好,三角构型喷注不能形成明显的斜激波压缩波系,混合效果不佳。