设计了一种适用于齿轮、链轮等圆盘类零件热处理工序的自动上料系统,采用气动系统实现从料仓抓取工件送至淬火炉中,解决了人工送料效率低、安全性差、招聘难度大等问题,产品经企业实际使用,效率高、运行稳定,得到企业好评。

为解决传统人工势场法在路径规划中存在的缺陷,对目标不可达和局部极小点的情况进行了分析。将引力函数分段,避免引力过大而碰到障碍物的情况;通过引入机器人与目标点之间的距离因子,对斥力势场的生成和计算机制进行改进,以解决障碍物在目标点附近时的不可达问题。在已改进人工势场函数的基础上,提出一种用偏转角度来构建附加牵引力的方法以解决局部极小点问题。在MATLAB中对改进的算法进行了对比仿真实验,实验结果表明了该方法的有效性和可行性。

基于绿色设计体系结构分析了绿色设计制造理念在增材制造技术中的体现,针对高端金属零件传统制造工艺流程长与能耗高这两个瓶颈问题,提出一种金属零件微铸锻铣复合超短流程绿色制造方法,并以一航空起落架外筒零件的制造过程为例,通过理论计算比较了新方法与传统方法的能源和材料消耗。研究结果表明制造该外筒零件,传统制造方法与微铸锻铣复合制造方法相比,前者的能耗是后者的33.3倍,前者的材料消耗为后者的6.7倍,后者的生产周期由数月缩短为数天。该方法的提出,为我国大型复杂锻件的生产提供了一种超短流程、节能省材的绿色制造新模式。

针对弧齿锥齿轮的双重双面法加工方法,以小轮齿槽中点作为双侧齿面修形的参考点,通过预置双侧齿面的啮合参数,构建符合啮合性能要求的目标齿面,建立基于加工参数优化的目标齿面误差数学模型和约束函数,采用非线性约束优化函数反求大轮的加工参数。根据齿面几何接触分析和有限元接触分析,对优化后的加工参数进行验证,结果表明,齿面修形后的啮合性能满足预期需求。

为了解决老年人和残疾者上下楼梯困难,设计了一种新型的行星轮-履带复合式可爬梯轮椅结构。采用行星轮-履带复合机构实现爬梯越障的功能,轮椅驱动采用1个电机,星轮采用链传动实现爬梯、平地行驶。该结构结合履带装置,可有效减轻星轮式轮椅振动且提高了传统轮椅的越障能力。在对比现有爬梯轮椅机构特点的基础上,介绍一种星轮-履带结合的新型轮椅机器人的机构方案,并分析轮椅的工作原理,建立数学模型进行爬梯过程运动学与动力学分析。结果表明,轮椅可以安全爬越大部分楼梯。轮椅的结构设计合理,实现爬梯和平地移动功能的结合。

为改善弧齿锥齿轮传动过程的平稳性,明晰转速和负载在传动过程中对啮合冲击的影响规律,建立了弧齿锥齿轮啮合冲击的数学模型,并对从动轮进行了受力分析;以Adams软件为工具,建立了弧齿锥齿轮传动系统的多体动力学模型,分析了不同转速和负载下,传动过程中的啮合力和从动轮角加速度的变化规律。负载一定时,转速的增加会加剧轮齿间的啮合冲击;转速恒定时,适当地增大负载可以降低轮齿间啮合冲击的剧烈程度,提升传动的平稳性。研究结果对弧齿锥齿轮传动系统的减振降噪具有一定的理论意义。

针对轴流泵进行水力性能设计和优化,在满足设计要求的基础上,实现其水力效率的提升。以比转速ns = 1250的轴流泵为对象,采用CFD数值模拟方法,借助于N-S基本控制方程和标准k-ε双方程湍流模型,对轴流泵进行了全流道数值模拟,统计其速度环量的变化规律,分析总结其外特性,研究其内部流动特征。通过解决实际过程中轴流泵扬程偏低的原因,提出圆周分速度修正系数,并选取了合适的圆周分速度修正系数来优化模型。根据优化结果可见,优化之后,轴流泵的水力性能得到明显提升,满足设计要求工况,扬程从2.729 m提高到3.44 m,水力效率从80.35%提高到82.69%,同时高效区明显扩大。从内部流动分析得出,优化之后叶轮内部流体流态稳定,无脱流、旋涡等现象,流速均匀分布。在轴流泵叶轮设计过程中,宜采用变环量设计,减小轮毂处的环量,同时增大轮缘处的环量。

液压挖掘机工作装置的挖掘力是衡量液压挖掘机挖掘性能的重要指标之一，也是挖掘机用户购买挖掘机时考虑的重要因素之一。基于虚拟样机技术的液压挖掘机仿真分析能够真实地模拟该挖掘机工作装置的挖掘力。以某型液压挖掘机（20t级）为研究对象，应用仿真分析软件ADAMS对其工作装置进行动力学仿真分析。通过动力学仿真分析，得到各铰接点处和液压缸的受力情况及相关曲线，从而为铲斗、斗杆和动臂等结构的强度分析提供依据。

液压挖掘机动臂是完成液压挖掘机各项功能的主要构件,直接承受各种动态工作载荷,其失效形式通常是疲劳失效,对动臂有限元分析与疲劳寿命预测具有实际意义。以某型20t级液压挖掘机为研究对象,基于Solidworks、Abaqus和FE-SAFE软件,对其动臂进行了建模、应力应变分析、疲劳强度分析研究。分析过程中,利用应力应变测量技术测得工作装置各测点的应变时间历程,经过分析处理,得到工作装置中动臂的边界条件,估算预测出了动臂各处的疲劳寿命。研究成果对其它工程机械的寿命预测有一定的参考意义。

以某型液压挖掘机（20t级）为研究对象,基于SolidWorks、Hypermesh、Ansys三种软件无缝连接,利用各自软件功能特点对挖掘机反铲工作装置一动臂进行建模和分析,提出了一种快速、方便、高效的有限元分析方法,该分析方法能够快速建立三维实体和有限元分析模型并能保证网格质量和计算效率,同时也解决了不同工况共享有限元模型和销轴连接模拟的问题;分析结果表明该分析方法是切实可行的,对其他工程机械有限元分析的研究也具有一定参考意义.