针对我国的纤维铺放技术还处于起步阶段,在对异型件大曲面的铺放研究相对于国外还比较落后,目前还不能实现在数控铺放机上对其进行铺放。设计一种七自由度碳纤维自动铺放装置,采用龙门架结构作为移动机构,设计机械臂作为旋转关节,而辅助机构主要由铺放头承担。之后对铺放设备关键零部件利用SolidWorks Simulation进行静力学分析及模态分析,然后优化设计结构,最后对设备进行运动仿真。验证结果表明符合设计强度要求,能够快速响应动作。设计与仿真结果能够为今后碳纤维自动铺放装置的设计与研究提供一定的参考意义。

针对爬壁机器人的壁面行走可靠性问题,结合爬壁机器人的结构特点,设计一种抛弃传统履带差速转向,避免机器人运动过程中转弯,可全向移动的多履带爬壁机器人。对机器人在不同倾角壁面的行走条件进行分析,得到机器人所需吸附力与壁面倾斜角度的变化规律,分析壁面倾斜角度对所需驱动力的影响。通过搭建样机进行附壁行走试验,验证了机器人在“危险角度”上能够可靠吸附,驱动电机提供的实时扭矩,可满足机器人的驱动要求并验证了分析结果的正确性,该分析结果为多履带全向爬壁机器人的设计和优化提供了基础。

先进制造和高端装备行业对复杂自由曲面的碳纤维制品的需求量不断提高,然而现阶段碳纤维铺放技术存在低效率、低精度、低可靠性的问题。依据碳纤维铺放工艺特点,研发了一种模块化的二丝束自动铺放装置,其具备创新型丝束夹紧-重送-剪断功能的自动铺丝机构。在铺放装置三维模型的基础上,根据仿真结果验证并优化了铺放装置结构,保证了装置的结构强度稳定性。采用随机概率法分析装置的可达空间,检验运动空间是否满足运动范围要求;构建了碳纤维铺放装置样机平台,使用双频激光干涉仪测量铺放定位误差,并依此采用粒子群算法对铺放进行精度补偿,从而提高了设备的铺放精度。

以NREL 5MW风力机为研究对象,基于ANSYS Workbench平台建立风力机叶片流固耦合数值模型,研究风力机叶片位移、应力随转速的变化规律,并利用Fourier函数拟合不同转速下叶片最大位移和应力数据。结果表明:叶片的位移、应力响应均随转速增加,峰值左移,在相同时间内完成周期增多,峰值增大但增幅减小;随转速增加,位移呈现出从叶根向叶尖递增的分布,而叶片最大应力集中在中部和根部;叶片最大应力、位移随转速变化的曲线呈现S型,Fourier拟合曲线较好地反映了叶片响应规律。该研究结果为风力机安全运行提供了参考。

蛇形传送带车可以从客机货舱内,在操作人员可控制的情况下,用安全、有效以及便捷的方式装卸乘客行李。21世纪以来,随着经济水平不断提高、民航客机承载量的加大以及人们出行所携带行李日益增多,客机货舱规格也在不断加大,因此为了提高运输效率,满足日益增长的承载量压力,在传统带式传送车基础上进行优化设计,提出一款全新的蛇形传送带车的设计方案,进行基于空间几何的蛇形传送带车传送带架的结构优化设计,并应用自适应粒子群算法求解最优值。

微切削测力仪是微切削加工过程中测量切削力的主要装置,其测力平台弹性体结构的设计直接影响着测量精度等各项性能．然而,传统经验设计方法存在结构响应滞后、结构参数灵敏度低等不足．为此,文中提出了在保证结构强度前提下,以应力集中和固有频率为目标函数的测力平台弹性体结构拓扑优化设计方案;并通过模态实验对设计方案进行可行性验证,从而获得测力平台弹性体的理想结构．

微切削加工过程中,切削力是影响加工质量的重要参数。测力仪是动态测量切削力的主要装置,其测力平台部分工作稳定性和准确性对测力仪整体性能起到决定性作用。目前使用的大部分测力平台设计均可以满足宏观较大振幅应力测量要求,但较差的灵敏度和严重的信号衰弱无法满足微切削状态下切削力的微小变化测量。因此提出了一种在满足测力平台弹性体结构强度等要求下,首先以固有频率为目标函数进行单目标优化,将优化后的固有平率作为约束条件,再以应力集中为目标函数进行二次优化的递进式拓扑优化方法;并对优化后的结构进行模态试验,从而证明采用递进式拓扑优化的结构设计方法可以极大的提高测力平台工作时的稳定性、灵敏度和测量精度等性能,同时也拓展了测力平台微切削条件下的适用性。

简要介绍了手机中板的作用及结构特征,阐述了中板螺母在激光焊接中工装夹具的设计和使用方法.考虑到加工周期问题,在此基础上配套设计出一种新型仿弹夹辅助上螺母夹具.通过ANSYS分析手机中板夹紧工作状态,得到中板的应力和变形,证实了此套夹具设计的可行性.夹具使用结果表明,该夹具适用于批量生产,在保证焊接精度和质量的同时缩短了焊接周期,具有重要的工程实用价值.

微细切削加工制造是复杂结构特征微加工的研究趋势，其在航空航天、医疗等精密加工领域有着广泛的应用前景。为加深对于微细铣削加工机理及微细切削加工过程中可能存在的影响制造件质量因素的研究，依据课题研究需求针对多孔钛合金材料进行微细切削加工实验，实验使用单因素控制法对不同加工的因素调整获得对应实验数据。深入理解微细铣削加工机理的本质，采用二次回归法研究各因素变化对切削力和温度的影响，从而总结出在微细切削加工过程中各切削参数对切削力和温度的影响，旨在为微细加工时各因数加工控制提出指导。

提出利用NXOPEN/GRIP平台开发出适用于机构设计与分析的计算机图解法。基于该方法对机构进行设计、建模以及对速度（角速度）等运动学的分析。该方法适用于任何尺寸、不同初始运动条件下的机构,可十分准确、快速、便捷地解决机构的相关问题。