针对大型预应力钢筒混凝土管道外表面喷涂作业任务需求,设计了一种自行走式宏-微运动结合的5自由度喷涂作业机器人装备。对其进行构型与结构设计;建立涂层厚度数学模型,优化喷涂轨迹重叠距离,确定最优的喷涂轨迹间距;针对不同的喷涂轨迹喷涂单个管道所需的时间来选出最优的轨迹。结果表明当喷涂轨迹间距取最优值,喷涂路径为螺旋型时,所用时间最短,喷涂质量最佳。现场试验验证,该结构类型的喷涂机器人可以有效高质的完成大型管道外表面的喷涂作业且安全可靠。

在给定凸轮机构的运动规律和许用压力角的条件下,提出了一种基于Matlab按许用压力角设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的通用方法,克服了传统设计凸轮轮廓计算方法复杂,效率低且求解精度不高的缺点,能够保证凸轮机构在任何瞬时压力角都不超过许用压力角,有效地平衡了凸轮机构的尺寸紧凑和传力特性,系统解决了按许用压力角设计凸轮机构尺寸的综合问题,并结合Pro/E进行了凸轮三维实体的精确设计。仿真验证结果表明,凸轮机构的压力角满足设计要求。

为解决目前高速精密数控机床整体性能差的问题,设计了基于有限元分析的高速精密数控机床的床鞍机构。首先利用有限元软件在Pro/E软件中为某食品加工厂数控机床建立床鞍三维模型,在HyperMesh中拓扑优化床鞍,获取拓扑机构形态,划分网格,对床鞍增加制约与载荷,为设计床鞍机构奠定基础。然后采用变密度法拓扑优化床鞍机构模型,并根据优化结果,去除对床鞍静动态特征无过多作用的单元,设计床鞍新结构,提高床鞍抗扭及抗弯性能。设计结果显示所提方法设计的床鞍机构一阶特定频率在四类单元中均可达标,获取的床鞍优化结构最佳单元类型为工型单元;新设计床鞍机构质量减小近14%,最大变形量降低9%,大幅度提高了床鞍的静刚度,且频率更优,稳定性与抗干扰能力更强。

对于患有脑瘫偏瘫类疾病的婴幼儿,考虑到传统运动疗法效率低、治疗效果不明显等问题,设计了一种辅助脑瘫儿童进行规范爬行训练的爬行架,介绍了其结构组成。将可变长度摇杆的连杆机构与爬行训练机构相结合,对爬行训练机构进行运动学分析,基于Matlab软件规划患儿训练过程中手臂与膝部的运动轨迹,摇杆长度的变化改变了训练过程中手膝步距的大小,可适应患儿不同强度的康复训练需求,具有实际的应用价值。

为了使仿人机器人在迎宾、表演时更加地生动形象,在现有仿人机器人基础上加入了颈部结构设计,让机器人能模拟人体颈部的简单动作,从而最终实现机器人更好的情感表达。在对人类颈部结构特点和脊椎进行生物运动分析的基础上,提出了一种仿人机器人颈部的机械结构设计方案。以SolidWorks为关键三维建模软件,建立颈部机构的理论三维模型。根据三维模型对主要受力点进行受力分析,对主要结构进行拓扑优化,从而设计出实用、稳定的颈部机构,最终实现机器人点头、摇头动作。

为了解决老人独自在家久坐或如厕后起身困难的问题,从生物力学角度对人体坐立转换行为进行分析,建立了老人坐立转换生物力学模型,并根据模型分析结果,设计了一种老人下肢坐立转换装置,包括框架、辅助站立机构、托举机构、便捷如厕机构。以两对电动推杆为动力,分别驱动辅助站立机构进行双臂伸展支撑、托举机构进行臀部托举。经实验证实该装置可有效辅助老人进行坐立转换,对提高老人生活自理能力及生活质量具有重要意义。

为满足现代大型飞机先进增升装置多目标综合最优的设计目标,本文结合气动、机构并行设计思想,基于VB、Qt和Catia二次开发环境搭建了增升装置气动、机构综合设计软件。其中包括翼身组合体、巡航构型、起降构型和机构设计四个设计模块,用户可从不同翼身截面数据点,通过拉伸组合成用户所设计的干净构型;利用NURBS曲线使干净构型快速切割出带增升装置的曲面外形;根据缝道参数经验值和机构约束将所切增升装置偏转并设计出合适的起飞、着陆卡位模型,并配以对应卡位设计机构。本文通过对多架、多类别大型客机进行设计并按照预期设计完成切割,完成不同固定翼机型以及翼身组合体机型的切割。经过大量的设计实例验证,软件具有广泛的通用性,能够实现对任意飞机的增升装置进行快速设计。

系统分析了液化气钢瓶报废机的设计，在破坏方法、钢瓶输送和定位方法比较的基础上，作出合理的选择，并作．了较详细的设计，对设计人员设计类似设备及用户选购和使用设备有一定的参考作用。

为解决传统水下自主航行器工作时间短的局限学术界提出了驻留航行器的概念。该文在分析了驻留航行器总体构成和工作方式的前提下针对航行器的液压支撑式驻留机构进行了工况分析、系统设计、重要部件设计、液压元件选择、三维造型和总体组装。该机构实现了航行器长时间海底驻留的功能对驻留航行器的工程应用发挥了重要作用。

液压工作平台上的仪器设备精密工作时间长对工作平台水平度的要求高液压泄漏问题一直是影响仪器设备性能的问题。该文从液压泄漏原因分析目前设备上减小泄漏采用的方法分析并从结构上进行革新设计实现支腿液压缸长时间定位完全解决了因液压系统的泄漏而造成的影响。