将折纸艺术与现代机构学相结合所得到的折纸机构广泛应用于空间结构领域,其独特的可展性、便捷性、轻量型和小型化一直以来都是研究热点。提出一种由折纸启发的厚板夹爪,并对其进行了设计分析。首先,把折纸与机构相结合对外形进行设计,利用单自由度的特点,解决其运动协调性和稳定性的问题;其次,对薄板夹爪模型进行运动学分析,探究其运动过程中转角、扭角及二面角之间的关系;最后,考虑到工程实际应用,对夹爪进行厚板化,并分析了输入角度与输出位移、夹持角度的关系。与传统夹爪不同,该夹爪具有结构简单、一体化程度高等特点,在兼顾灵活操作的同时具有可靠的运动性能,并且拥有在较小的输入角范围内输出较大夹持角度的能力。这为可展结构和夹爪的研究提供了重要思路和参考。

通过对国内外与夹爪相关的结构优化方式进行调研,结合国外的胀管机夹爪结构,建立有限元模型并进行分析。考虑夹爪断裂部位应力水平对疲劳寿命的影响以及夹爪夹持铜管能力的大小,选择了夹爪的接触面圆角半径、高度等结构参数,研究了单因素对夹爪的等效应力以及与铜管之间接触应力的影响规律,确定了正交优化试验因素以及相应的水平选择。在正交试验中,设计了夹爪L9(34)三因素三水平正交试验,并对模拟试验结果进行方差分析,得出最优组合为A3B2C1,即在接触面开3个防滑槽、接触面高度为3.8 mm同时夹爪背面无圆角的优化结构,优化后夹爪结构最大等效应力减少了3.5%,平均摩擦力增大了24.5%,提高了夹爪寿命以及夹爪稳定夹持铜管的能力。

在蓄电池生产中,针对蓄电池盖形状及结构的特点,设计了一款电池盖的自动抓取装置,该装置采用两对齿轮齿条进行相向安装,可以实现同时抓取多个元件或长条形物料的功能。

针对目前工业机器人通用夹具可靠性低、夹持精度不高、生产效率低等问题,设计了一种多功能夹具,该夹具由两爪部分和三爪部分组成,可以实现平面类及轴类零件的装夹,并且拆卸简单、定位精度高,空间利用率高,能够保证工业机器人的工作效率。

针对转子加工过程中经常产生跳动超差的现象进行了深入的分析，提出了装夹方式是影响转子车削过程中工件跳动的主要原因，并制定了相应的解决方案。