以机器人制造数字化车间的制造单元为基础,通过故障树方法对危险进行分析,识别制造单元的危险源和危险事件,并结合RPN(风险优先数分析)方法对各单元风险进行定量评估,得出各单元风险的危害性。在安全评估的基础上,针对所识别的各制造单元风险,结合风险降低要求给出相应的风险降低措施。最后,以装配单元的装配机器人为例进行安全评估,结合RPN方法对机器人伤人的风险进行定量计算,并结合风险控制要求,通过增加安全光栅系统来降低人员受伤害的风险,结果表明安全光栅系统能够很好的对风险进行管控,验证了基于RPN的安全评估方法的可行性和可操作性。

服务机器人、安防侦察车等设备移动范围大、作业空间复杂,易受撞击、堵转或外力冲击等导致过载,从而造成驱动系统齿轮折断和支撑轴弯曲,极大地限制了微小型伺服驱动系统的应用。针对该问题,提出了一种微小型减速器离合保护结构;结合有限元思想,准确地设计了离合弹簧及其保护阈值,并通过离合性能试验进行了验证。结果表明,设计的微小型减速器在过载情况下可以准确地实现离合功能;且实测的离合保护阈值与设计期望值较为吻合,可以限制齿轮承载的最大阈值,使微小型减速器的齿轮工作于设计负载范围内,提高了微小型减速器的工作可靠性。

介绍了虚拟仪器的概念及软件开发平台LabWindows的功能与特点。运用LabWindows开发了成对轴承凸出量测量的虚拟仪器,并阐明了该虚拟仪器的硬件、软件设计原理和应用实例。

针对二阶振动系统的解耦问题，给出了二阶振动系统可解耦的条件及其相应证明。针对可解耦的二阶振动系统，提出同谱构造解耦算法。数值试验中验证了解耦条件的正确性，实现了一个二自由度质量弹簧系统的同谱解耦，并与近似解耦算法的谱特征进行了对比。结果表明：解耦条件判断简便且适合所有质量矩阵非奇异的二阶振动系统，同谱构造解耦算法实现完全同谱。

在斜拉索表面缠绕螺旋线能有效抑制斜拉索风雨激振现象,但却改变了斜拉索的气动外形。为了研究不同螺旋线参数对斜拉索气动稳定性的影响,该试验通过自行设计的斜拉索测振试验系统,在风洞中对直径为120 mm的斜拉索模型和25种螺旋线斜拉索模型进行了刚性模型测振试验。分析了各工况下斜拉索平衡位置和平均升力系数随雷诺数的变化规律。结果表明:在相同螺旋线直径下,螺旋线缠绕间距越小,斜拉索模型的升力越小、平衡位置偏移量越小;在相同缠绕间距下,螺旋线直径越大,斜拉索模型的平均升力越小、平衡位置改变量越小;当缠绕间距越小或螺旋线直径越大,改变另一个参数对平衡位置偏移量产生的影响越小;当螺旋线缠绕间距越大,平衡位置稳定性越差。

某钢厂六机六流小方坯(150 mm×150 mm)连铸机进行提拉速改造,由原来的2.8 m/min提升至4.3 m/min,原有结晶器振动系统无法满足要求,改为液压伺服装置振动,实现数控在线动态调整振频和振幅,满足拉速和振动自动连锁功能。

为了建立刨削直角切削力预测模型,分析研究的必要性和现状,基于AdvantEdge进行Ti6Al4V合金切削仿真,所得数据作为预测模型的基础。首先对经验公式进行改进,建立改进的指数预测模型;后对仿真数据进行SPSS分析,对模型进行了可行性分析和多元回归求解,最后再对模型进行检验。通过改进的指数预测模型拟合出数据与原数据对比后发现,绝大多数误差在10%以内,说明将切削参数(进给量和切削速度)和刀具参数(前角)进行结合也能预测切削力,同时为后续研究切削参数和刀具参数的结合做了铺垫。

为了改进某型超高速包装机推手机构的动态性能，对该机构进行动平衡优化。基于多刚体动力学理论，建立该推手机构的动力学模型，分析出主要产生惯性载荷的零部件。建立该部件的数学模型，推导出摆动力和摆动力矩方程。基于微型多目标遗传算法(MMOGA)，综合考虑摆动力和摆动力矩的均方根值，以杆件的质量、质心位置等为变量，对该部件进行动平衡优化。根据变量的较优值，重新设计长臂推手的结构。优化后推手机构的摆动力与摆动力矩分别减小了23.6%和29.5%，且长臂推手的固有频率远离了260 Hz(激振频率)。上述结果表明，经过优化，该型包装机推手机构的动力学性能得到了较明显的改善，避免了长臂推手的共振现象。

考虑电液系统的强非线性特点,提出了一种基于液压无源性理论的非线性鲁棒控制方法。该控制方法利用跟踪误差的滑模与液压无源性理论中的压力误差储能函数构建Lyapunov函数,backstepping逆向递推过程分解为位置跟踪与压力跟踪两个环节,为了化解电液系统中两个控制容腔的压力内动态所造成的冗余自由度难题,提出了基于稳态工作点的期望压力分配策略,从而推导出非线性鲁棒控制律。在样机系统上的实验结果表明,被试电液系统在跟踪0.2~20 mm/s速度范围内指令轨迹时跟踪误差的均方根均在5μm以内,基于液压无源性的非线性鲁棒控制方法实现了良好的跟踪性能与性能鲁棒性。

为提高油液混合动力系统挖掘机的节油效果及操控性能，对某21t油液混合动力挖掘机进行了参数匹配仿真研究。基于元件样本曲线及试验测试曲线，建立混合动力挖掘机数学模型和整机AMESim／Simulink联合仿真模型。根据动力源驱动结构、工作原理及负载特性，确定了释放策略。利用AMESim／Simulink联合仿真，分析不同辅助马达与蓄能器参数对燃油消耗量的影响，并依此确定系统匹配参数。仿真对比分析了参数匹配后的混合动力系统与原系统动臂油缸下降速度、发动机输出扭矩、燃油消耗量、燃油消耗率。结果表明，相对于原系统，节油率为12．5％，节油效果显著。