以ZF5000/17/28型液压支架为例,结合销轴连接对液压支架稳定性影响,介绍一种液压支架稳定性影响分析方法。此方法主要采用ADAMS和ANSYS两种仿真软件,可从动力学和静力学两个角度进行液压支架稳定性分析。对比工程应用分析结果与仿真分析结果,确认液压支架稳定性影响分析方法具有较高精准性。

为保证螺母丝杠机构的安全运行,针对螺母丝杠的实际工况进行了静力学仿真,进而建立了螺母丝杠的磨损可靠性模型,并进行了可靠性分析和可靠度计算。根据螺母丝杠的实际工作情况,应用ANSYS Workbench软件对螺母丝杠进行了静力学仿真。在仿真结果的基础上,对螺母螺纹所受应力应变进行了不确定性分析,通过拟合响应面模型和蒙特卡洛抽样法得到了螺母丝杠机构的最大应力分布特征,利用参数化建模方法得到了螺母丝杠行程对其运行可靠性的影响情况。研究结果表明,当丝杠行程达到33 600 m后螺母丝杠部件的可靠度曲线开始快速下降。因此,在实际运行过程中,当螺母丝杠的行程达到33 600 m后,应提高检修频率,避免因螺母丝杠的磨损可靠度降低而导致故障或事故。

为实现配电线路杆塔的检修以及线路检测设备的承送,提出一种兼具攀爬、越障、绕杆旋转及负载带电作业等功能的爬杆机器人—地电位带电作业爬杆机器人。根据机器人攀爬力学,对机器人不滑落条件进行分析,得到机器人在负载22kg时,只需138.65N以上的夹紧力就可稳定攀爬;运用ANSYS Workbench软件对机器人整体进行静力学分析,并对薄弱部件结构进行分析,结果表明,其结构强度满足设计要求。根据理论计算结果,搭建试验样机对机器人进行载重攀爬测试,实验表明,机器人22kg负载条件下,攀爬速度达到0.2m/s,绕杆旋转速度为2.5r/min,能承受70kg负载,末端可在两侧30°摆动范围内进行带电作业。该机器人可代替人工进行高空作业,将为电力行业自动化的发展提供可靠的参考依据。

基于连杆式和绳轮式欠驱动机构的特点,提出了一种反推式绳轮新机构。介绍了反推式绳轮机构的结构原理及运动特性,完成了用于物料袋抓取的新机构三指节机械手的结构设计。首先,基于平面力系平衡方法对三指节机械手进行静力学分析,采用Adams软件静力学仿真初步验证了静力学分析的准确性,并与连杆式及传统绳轮式结构进行对比仿真,验证了新机构力转换率高的特性;然后,对三指节机械手进行了简化建模、运动学包络抓取仿真和静力学抓取接触力仿真。结果表明,三指节机械手具备移动式包络抓取的能力;但当前设计存在接触力分布不均的缺点,需要进一步优化。

电动农用车悬挂机构存在设计冗余的问题,为了对悬挂的上臂机构进行优化,建立了悬挂机构刚柔耦合模型,通过多体动力学仿真,确定了上臂机构各个铰点在坐标轴方向上的最大受力。通过单变量静力学仿真试验,建立了上臂机构最大等效应力与四个结构参数之间的单变量数值拟合模型,通过正交仿真试验,建立了最大等效应力与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型,并将仿真值和数值模型计算值进行了比较,验证了模型的可靠性,同时,利用同种方法建立了悬挂上臂质量与四个结构参数之间的多变量数值拟合模型。最后,以最大等效应力最小值和质量最小值为优化目标,利用遗传算法进行优化,获得了最优设计参数。优化结果表明:优化后的上臂机构具有相对更小的质量和更大的强度,结构更加合理,该方法可为其他设计提供参考。

针对目前并联机构精度低,无法满足高精度要求的现状,提出对传统并联机构进行优化设计。首先,以传统并联机构构型3-RPC为基础建立微分运动矢量映射关系Jacobian矩阵。建立空间3-RPC柔顺并联机构的拓扑优化SIMP模型并运用OC算法求解,将实体模型导入有限元软件中进行拓扑优化设计。其次,在Ossmouth中对优化好的构型进行过滤及光顺处理并导出进行二次建模。最后,运用曲线拟合方法对拓扑后的构型轮廓进行拟合修正,采用Solid Works软件建立其拟合修正后的模型,进而通过Hyper Works有限元软件对机构进行静力学分析。仿真结果表明：与同构型的传统并联机构相比,拓扑优化后的空间柔顺并联机构具有相同的微动特性,因而验证了空间并联机构的拓扑优化设计方法的有效性。

针对铁塔检修工人高空作业时手动挂拆安全绳危险性高和效率低的问题,基于菱形原理设计了一种V型角钢对称夹持机构,主要由夹持爪、外展机构和顶出机构组成,夹持爪通过螺旋升降机与滑动导轨的配合实现对角钢的抓紧,垂直于夹持手臂的外展机构通过调整其展出距离改变夹持爪的位置,顶出机构前端的V型块设计可保证机器人机身始终平行于角钢。绘制机器人的SolidWorks三维模型,依据菱形原理简化模型,并验证其对中夹持性和机构设计的合理性,建立静力学模型,对夹持机构进行静力学分析和静力学仿真。通过样机试验,验证了该夹持机构的可行性。

以某微型机械手中JS行星齿轮的传动系统为研究对象,对该行星系统的传动比、各轴角速度、太阳轮与行星轮间啮合力、行星轮与内齿轮间啮合力、啮合频率等进行理论计算,得出该行星系统的运动学及动力学分析的理论值。利用Adams软件对该J S行星传动系统进行运动学和动力学仿真,得出该JS行星系统的运动学和动力学仿真结果。将该JS行星系统理论值与Adams软件仿真值进行对比分析,得出其两者的计算结果误差接近为零,由其误差可知,该虚拟样机模型为可行的。利用Creo Simulate对其进行有限元分析,得出该行星系统中关键零部件的静力学、疲劳和模态结果,根据所得结果判断其零部件强度可靠,进而验证该设计是合理可行。