提出由气动自折叠机械臂和气动关节构成的全软体空间捕获机器人方案.基于折纸理论设计气动自折叠机械臂结构初始构型,研究气动自折叠机械臂的驱动特性和负载性能;进行气动机械臂的充气驱动试验,得到气压-伸长量关系曲线;基于非线性有限元法,分析气动机械臂驱动过程的大变形和应力应变分布.结果表明,充气段和排气段的曲线均呈非线性变化,整个驱动过程的滞回曲线明显,验证了其充气驱动-排气自折叠的驱动特性.通过负载能力试验和仿真分析,评估气动机械臂的负载能力.随着设计气压不断变大,拉伸负载能力变小,滞回环变大,而抗压负载能力变大,滞回环变小.所研究的气动自折叠机械臂为实现全软体空间捕获机器人提供技术支撑.

为有效分析充气薄膜结构的展开，提出基于能量原理分析充气薄膜结构展开的SMS方法，即弹簧-质点系统方法．对卷曲折叠充气直管采用SMS方法进行数值模拟，并与实验结果进行对比分析，发现其结果吻合良好，验证了这种方法的正确性．运用SMS方法分析不同充气速率对卷曲折叠充气管展开过程的影响以及充气圆环管和充气膜面的展开过程及动力性能．与传统的有限元方法比较，SMS方法建模简单，思路清晰，数值稳定性好．

为减少高压高剪切率下热效应对密封环缝隙流体润滑性能的影响,以密封环缝隙流体剪切速度梯度、壁面剪切应力和油膜温升表征摩擦副润滑性能,采用RNG k-ε湍流模型,通过Workbench建立流-固-热多场模型,计算得到不同主轴转角下缝隙流动形态变化规律和温升前后油膜厚度变化量、不同L型槽内外径比及长径比下流速流型分布规律、壁面剪切应力、温度分布和热变形量。研究结果表明:密封环L型槽黏性底层随剪切速度增大而增厚,油膜厚度随运动周期增加而变薄;当L型槽内外径比小于1.07时,随比值减小密封环壁面剪切应力不断增大,最大变化率为7%;密封环L型槽长径比在0.19时平均壁面剪切应力达到最大,当长径比继续增大时,油膜区剪切速度梯度逐渐减小,油膜温升和热变形亦随之减小。研究结果可为马达优化以减少能量损失和改善密封环润滑条件提供理论指导和...

为减少极端工况下因密封环摩擦磨损导致的疲劳断裂,保证马达的容积效率和可靠性。以法向正压力和剪切应力线性表示密封环摩擦力,并通过模态分析法和有限体积法分别研究系统多体动力学与缸孔内流体动力学,计算不同主轴转角、不同宽径比和弧面锥角下密封环的法向正压力和壁面剪切应力。研究结果表明:改变主轴转角引起的排量变化对摩擦力的影响较小;而密封环结构参数的变化影响明显,当宽径比小于0.3和弧面锥角小于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而减小,在宽径比为0.3,弧面锥角为1.8°时摩擦力达到最小,最大缩减率分别为28%和25%;但当宽径比大于0.3和弧面锥角大于1.8°时,摩擦力随宽径比和锥角增大而增大;另剪切应力随着宽径比增大而增大;而受弧面锥角影响较小。研究结果为柱塞马达密封环减摩设计提供理论基础和依据。

根据齿轮啮合原理,通过推导齿轮啮合点和转角的运动学关系,得出了内啮合齿轮泵排量的精确计算公式,同时结合界面化的程序设计为排量计算在实际工程应用中提供了便利,并利用3种不同型号的内啮合齿轮泵参数对该公式进行了排量验证,最大误差在3%左右,可为泵的结构参数选择和设计提供基础的理论指导。