椎板减压是治疗腰椎椎管狭窄等疾病的重要手段,具有风险大、耗时长、对医生技术要求高等特点,通过应用手术机器人辅助医生完成椎板减压操作,能在保证手术精度与安全性的前提下减轻医生负担。针对椎板开窗减压术,研发小型串联手术辅助机器人,并对手术轨迹规划方法展开研究。文章综合考虑术中患者摆位、手术区域覆盖范围以及机器人占地空间等因素,通过尺度分析设计出具有最优刚度与精度的五自由度机器人;以椎板磨削中的轨迹规划为目的,基于医学影像数据多尺度分割技术对患者椎板等组织进行分割与三维重建,构建轨迹规划的实际临床环境;采用Isomap与遗传算法实现机器人的磨削轨迹规划,并利用三次样条插值提高机器人运行稳定性;同时采用A*算法实现椎板换位过程中的轨迹规划,避免机器人在三维空间中运动时与非目标区域发生碰撞。

针对滚动轴承常见故障,提出利用网格搜索(GS)优化序列最小支持向量机(SM-SVM)的故障诊断方法.首先,对提取的滚动轴承振动信号进行预处理,并对其分别提取峭度指标、偏度系数、方均根值等时域统计量和小波包分解节点能量等特征,并对特征向量进行归一化和PCA降维处理.其次,利用GS算法对SM-SVM的核函数参数和惩罚因子进行优化,以提高滚动轴承故障模式识别的正确率.最后,利用MATLAB LIBSVM工具箱对滚动轴承不同故障进行模式识别,并将本方法与SM-SVM和LS-SVM方法进行了比较.结果发现,改进方法的模式识别正确率比原方法的高出5%.

利用新型智能材料磁流变液的优良特性,提出一种适合于张力控制的新型传动装置,它的输出转矩可以通过调节电流精确控制。设计了该传动装置的基本结构,建立输出转矩的理论模型,并且用ANSYS有限元分析软件对新型磁流变恒张力控制传动装置内外环工作间隙进行仿真。

为了满足高密度阵列薄膜微流控芯片在使用过程中,当反应液离心进入微反应腔室后需要进行独立密封的要求,研制了一种机械密封装置。微流控芯片由铝箔盖片、聚丙烯(PP)基片和PP支架组成。通过采用密封装置对微流控芯片进样主通道进行密封来实现微反应腔室的隔绝密封。通过实验发现,机械密封装置刀头的结构与尺寸会对密封结果产生较大影响。通过增加刀头厚度和使用圆刀头,不仅能大大降低对铝箔盖片的破坏,而且可以避免产生空腔现象。实验结果表明,改进刀头后,铝箔通道底端粗糙度平均值降低了38.7%,通道最低处的铝箔厚度破坏量减少了85%。

利用磁流变液的优异特性,建立非接触式磁密封机制。使用有限元仿真对磁场加以分析,并建立磁密封理论耐压能力计算方法。表明磁密封具有高可靠性,超长维修间隔时间,摩擦小,效率高,无方向性的优势。

间隙会导致运动副元素发生接触碰撞,从而对机械系统动力学特性产生较大的影响。针对高速精密机构中常见的运动副结构特点,建立一种含混合间隙特征的高速精密压力机传动系统的动力学模型,并考虑非线性接触特征的影响。将L-N模型和Coulomb修正模型引入到机械系统动力学方程中,采用Runge-Kutta法获得含混合间隙的高速精密机构动态特性,并在高速精密压力机试验平台上开展动力学性能试验,验证了此方法的正确性和有效性。在此基础上,分析输入转速、间隙尺寸等对含混合间隙高速精密机构非线性动态响应特征的影响规律。结果表明:运动副元素在高速精密机构运动过程中发生不同运动状态的来回切换,并会引起较大的冲击、碰撞;输入转速和间隙尺寸的变化会引起高速精密机构非周期性动态响应特征,引发混沌运动和跳跃现象。

螺旋滚动导轨是自堆式螺旋速冻机的重要功能部件。根据自堆式螺旋滚动导轨的工作原理对其空间位置和布局进行了分析,提出了螺旋滚动导轨合理布局需要满足的条件;基于Hertz接触理论,对螺旋导轨系统进行了受力分析和变形分析,并建立了导轨系统的接触刚度模型;以国产某自堆式螺旋速冻机螺旋导轨为分析对象,对所建立的模型进行了求解,得出在4种不同预紧力条件下外载荷同导轨系统相对变形、接触刚度间的关系,并分析了预紧力对导轨系统接触刚度的影响;通过建立导轨局部三维模型并对其进行有限元分析,验证了导轨系统接触刚度建模方法的合理性以及模型的正确性。

以平直翅片管式换热器为研究对象，采用计算流体力学（CFD）方法进行建模和模拟计算，通过对正交试验结果进行极差和方差的分析，综合考虑了翅片厚度、翅片间距、管横向间距和管纵向间距对努赛尔数Nu和阻力系数的影响程度和显著水平，并结合综合性能评价指标进行分析，结果显示：翅片厚度、翅片间距和管横向间距对换热器的传热性能影响显著，管纵向间距对换热器的传热性能无显著影响。当翅片厚度为2mm，翅片间距为9mm，管横向间距为65mm，纵向间距为115mm时传热性能最佳。

汽车制动性能的好坏直接影响汽车的安全性,伴随着对制动钳安全性要求的不断提高,原本应用在生产线上检测制动钳制动力的试验台已不能满足产品精度要求,文中根据实际需要,依据行业标准QC/T 592-1999《液压制动钳总成性能要求及台架试验方法》,设计汽车制动钳制动力自动检测试验台,完成对制动钳的定位、夹紧、加载、测试在试验过程中的受力,通过Lab VIEW编程对采集的数据进行分析处理。

ＰＬＣ在工业运动控制系统中得到了广泛的应用。本文就ＰＬＣ在液压缸位置控制中的实际应用，阐述了扫描时间对位置精度的影响，以及解决的方法。