在给定凸轮机构的运动规律和许用压力角的条件下,提出了一种基于Matlab按许用压力角设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的通用方法,克服了传统设计凸轮轮廓计算方法复杂,效率低且求解精度不高的缺点,能够保证凸轮机构在任何瞬时压力角都不超过许用压力角,有效地平衡了凸轮机构的尺寸紧凑和传力特性,系统解决了按许用压力角设计凸轮机构尺寸的综合问题,并结合Pro/E进行了凸轮三维实体的精确设计。仿真验证结果表明,凸轮机构的压力角满足设计要求。

利用有限元软件Abaqus建立了不同凹坑结构简化的三维制动器模型,并结合热力耦合相关理论和正交试验法,探究了凹坑的深度h0、直径D0、圆周方向相邻凹坑间隔度数e及类型Ty对制动盘温度及应力的影响机制;在此基础上,研究分析了不同非光滑表面形态制动盘的温度场及应力场,并探究了在最优组合下,紧急制动过程中不同制动初速度及压力下的非光滑制动盘温度随半径的影响规律。结果表明,通过正交试验法得到的凹坑深度h0为5 mm、直径D0为8 mm、圆周方向相邻凹坑间隔度数e为20°的正方形凹坑制动盘温度及应力最小,为最优组合。其中,正方形凹坑制动盘具有最好的散热性能。随着制动初速度和压力的增大,该制动盘面的温度逐渐增加,制动盘的最高温度均出现在制动盘半径136 mm处。

柔索驱动并联机器人是并联机构中的一种特殊柔性机构,通过使用柔索代替刚性杆驱动末端执行器,其综合了柔性机器人和并联机器人两方面的优点。研究了一种索杆高度可变的3自由度欠约束并联机器人,根据矢量闭环原理,建立该机器人的逆运动学模型;根据柔索的长度,推导该机器人的正运动学模型;采用拉格朗日公式,建立该机器人的动力学模型;利用Monte-Carlo方法,研究该机器人的静力学工作空间;给定末端执行器的运动轨迹,通过机器人的逆运动学模型得出3根柔索的期望长度,以3根柔索的期望长度作为实验输入,得到3根柔索的实验长度曲线和拉力曲线以及机器人的正运动学轨迹。实验结果验证了该机器人的正逆运动学和动力学模型的正确性以及工作空间的有效性。

运用热力耦合及传热学相关理论,利用有限元软件Abaqus建立正交各向异性C/SiC材料的汽车通风式制动器模型;以此为基础,对该模型在紧急制动过程中不同制动初速度、不同制动压力以及制动盘的不同纵向膨胀系数进行了模拟和分析。结果显示,在热力耦合作用下,制动盘节点单元温度曲线呈现出“锯齿状”波动,热应力主要出现在摩擦副接触的中间区域;在紧急制动过程中,制动压力和初速度越大,制动盘面温度上升越明显,而不同制动盘膨胀系数对制动盘最高温度的影响不显著。

柔索驱动并联机器人是一种特殊类型的并联机器人,其末端执行器由柔索替代刚性杆进行驱动。研究了一种索杆夹角可变的3自由度欠约束并联机器人,采用矢量闭环原理建立该机器人的逆运动学模型;根据拉格朗日方程,建立了该机器人的动力学模型。基于模型补偿的机器人PD控制理论,设计了该机器人的PD控制器;给定机器人末端执行器的运动轨迹,使末端执行器的位姿变化通过机器人的逆运动学转化为柔索长度的变化,以柔索长度作为控制系统的输入。实验结果验证了该机器人的逆运动学和动力学模型的正确性及控制方法的有效性。

气动截止阀广泛应用于液体火箭发动机试验,用来控制推进剂、冷却水、消防水、增压气等的输送,已成为影响试验过程的关键因素。介绍了一种一体式气动截止阀,分析了该阀的结构及工作原理,在此基础上根据使用经验对其进行了优化设计,并对优化后阀门的强度、密封性能、摩擦力等进行了校核。计算结果表明,优化后的阀门性能可靠。

针对盘铣开槽过程中材料去除率大、刀具磨损严重、塑性变形明显等问题，采用正交实验法设计三因素三水平的钛合金盘铣开槽加工实验。基于灰色关联分析将多目标优化转化为单目标优化，利用主成份分析确定材料去除率、刀具寿命、残余应力层厚度对灰色关联度的影响权重。通过对试验数据的回归分析，建立灰色关联度与工艺参数的二阶预测模型。基于各工艺参数对材料去除率、刀具寿命、残余应力层厚度和灰色关联度的影响规律分析，确定盘铣工艺参数优化方案。利用响应曲面进行工艺参数优化问题求解并进行盘铣开槽实验，结果表明：该优化方法获得的工艺参数组合可在满足刀具寿命和残余应力层厚度的基础上最大限度的提高材料去除率。

随着海洋石油勘探的发展,石油钻机的配套设备正在朝着体积小、重量轻、功能完善的方向发展。文中重点介绍了JC90DB海洋钻井绞车轻量化改进设计的技术方案,主要对绞车底座、滚筒轴等零部件进行了优化设计,并通过有限元ANYSYS软件分析计算,验证了该方案的可行性。改进后的绞车总体外形和安装尺寸与原90DB绞车相同,但重量却减少了13029kg,减重比达到15.6%,效果良好。

国内海洋钻井平台固控系统回收加重材料效果达不到预期,通过改进系统流程,细分清洁池功能,增配混配设备,设定流量监控设备等措施,为固控系统增加了一套加重材料回收系统,该系统回收效果好,能大幅降低钻井液成本,改善钻井液性能,为海洋钻井平台固控系统的优化设计提供参考。

为了使舰炮转运机器人具有一定强度，尽量减轻质量并兼顾其动态性能，对转运机器人关键部件进行有限元分析及轻量化研究。选取转运机器人中的行走导轨、弹托、链条导轨及链节、架体进行有限元分析以校核其强度;从材料和结构两方面对转运机器人进行轻量化研究以保证其动态性能;通过对关键部件的分析优化，提高了转运机器人的整体性能。