针对康养行业的需求,基于模块化设计方法,对多功能护理床进行了模块划分和功能分析,完成了多功能护理床的整体方案设计。基于人机工程学原理,对抬背机构进行研究,通过分析对比现有抬背机构的优劣,设计了一种两折抬背机构;建立了相应的运动数学模型,借助Matlab对其进行理论运动分析,并与Adams运动学仿真结果进行对比,验证了机构设计的合理性。借助Ansys对抬背机构的关键部件进行有限元分析,确保了机构的安全性,并制作实验样机进行了验证。

发动机压缩比是影响汽油发动机热效率的因素之一,发动机需要根据实际工况匹配最佳压缩比以满足实际要求。因此,可变压缩比技术有助于实现不同工况下发动机动力性和燃油经济性之间的平衡。为此,根据发动机原理,设计了一种可变压缩比发动机多连杆机构,通过运动学建模计算与仿真结果对比分析,验证了机构设计的正确性。基于多体动力学仿真分析,综合考虑燃烧力负载和曲轴转速等边界条件,探究了多连杆机构随控制轴转角的变化规律,对多连杆机构在不同压缩比条件下的运动学及动力学特性进行评价,并与传统单连杆机构进行了详细对比分析。结果表明,多连杆机构可通过实现压缩比实时可变来满足实际工况的需要,在动力放大特性及抑制活塞与缸壁间摩擦等方面存在力学优势,并能在发动机振动方面带来额外的动态效益。

为满足行动不便的老年人和残障患者的护理需求,设计了可辅助站立、辅助躺卧的坐立卧式护理轮椅。阐述了轮椅机构的设计方案和工作原理,并基于人机工程学原理,采用三维步态分析及运动系统分析了正常人体起立、躺卧过程中各关节的运动轨迹规律。建立轮椅机构间几何关系,并对机构进行了运动学分析;结合人体测量学数据,确定各构件参数并建立虚拟样机;运用Adams软件对机构进行了运动仿真,仿真中机构运行平稳。仿真结果表明,坐立卧式护理轮椅辅助人体坐、立、卧运动符合健康人体运动规律,验证了机构设计的合理性。

针对精密柔性工作台多自由度高精度运动的需求,设计了一种采用柔性并联构型和压电陶瓷驱动的三自由度定位平台,通过建立的伪刚体模型进行运动学正解分析,并引入修正系数消除长杆柔性及柔性铰链中心偏移对工作台位移输出的影响,进一步提高了所建数学模型的精确度.利用有限元分析工具仿真了所设计的定位工作台的性能,确定了该工作台的修正系数矩阵,最终仿真试验验证了所建运动学模型的正确性.

基于蜜蜂腿部结构及运动步态特点和仿生设计基本原理,设计了一种新型六足机器人机构,可实现不同运动步态下的前进、后退和转向,具有较高的步态稳定性和环境适应性。运用空间分解法构建了机器人单腿的运动学模型,利用消元法对模型进行求解,得到逆运动学的唯一解。通过数值求解获得了六足机器人足部末端的运动轨迹,验证了运动学模型的正确性。借鉴蜜蜂的运动步态特征,规划了六足机器人直行和转弯时的运动步态。该研究为六足机器人机构设计与步态规划提供了新的思路和理论参考。

针对传统模式中轴承滚子进行无心磨床研磨时采用人工上下料,存在的劳动强度大、加工效率低、产品表面易划伤等问题,文章结合轴承滚子的研磨加工特点,设计了加工轴承滚子的无心磨床自动上下料系统。该系统主要由自动送料机构、自动抓取机构、上下料流水线组成;该系统采用PLC作为控制器,实现了轴承滚子从送料机构上自动抓取,待磨削加工完成后再由机械手自动抓取放置在下料流水线,同时为了保证上下料过程系统运动的精确性采用SMC气缸、气爪与高精度传感器。实际应用表明,该自动上下料系统能实现轴承滚子在无心磨床上加工过程的自动化与滚子上料无接触切入式磨削,缩短了上下料时间,提高了加工效率的同时提高了滚子表面加工质量。

锚索支护是煤矿巷道支护的一种主动支护手段,其特点是承载能力大,安全可靠。近年来在我国得到迅速发展并广泛应用,尤其是在矿山巷道支护、边坡治理、建筑基坑护壁等工程上。目前现有的装备大多以掘锚一体机或者气动锚杆钻机的方式存在,而我国大部分工矿现场主要还是人工穿锚索。文中基于煤矿顶板支护锚索辅助供送装置的研究,对其装置的供送机构、防倒转机构、驱动机构,传动机构等进行了设计,亮点是单元框架结构,双重防倒转机构和可调节支架的设计,能够在支护的过程中起到减少工作量,降低劳动强度,保障安全,明显提高效率等效果。文中设计的装置以便于操作,在不同环境中适应性更强,结构小巧,装拆方便,维修方便等为目标开展了一系列研究。

应对大尺度曲面复合材料的成型切割工程,本文基于高精度、高速度的切割要求,在美国波音公司水切割应用基础上提出了以提高工作压力来确定高端的水射流工况,在反复的试验基础上建立数学模型,以超高压水切割加工中心成套装备的可靠性运行为目标进行水切割机构的闭环设计。通过应用实例,本项目得出超高压水射流可靠运行与其对复合材料的高精度、高速度切割作业的对立统一经验。本项目理论研究、结构设计、试验应用很好地适应机翼复合材料加工的高技术要求。由此可见,在可靠运行前提下提高工作压力对高精度、高速度加工复合材料是极为重要的。

布鞋的制作过程中，依靠拉紧鞋帮口锁边线，使其紧贴于鞋楦是一个重要的工序，但该工序主要靠手工完成，劳动强度非常大。在对传统手工布鞋鞋帮收152动作进行分析的基础上，采用PLC控制技术，结合气动系统的优点，设计了一种自动化布鞋鞋帮收口机。以拉线和穿线两个主要机构为例，对机械结构的设计方案、气动系统的选型设计等内容进行详细介绍。多次试验证明，所设计的机构运动可靠，气动系统设计合理，可以替代手工操作。

针对一种新型的可折叠式道路清障车，对其液压抱胎机构、液压折叠机构和液压举升机构进行机构设计与分析，采用协调曲线法，利用MATLAB优化工具箱对液压举升机构进行机构多目标函数的优化设计，得到液压举升机构的优化杆长，为运动学和动力学分析提供了必要的前提条件。