平面变胞机构及其结构分析

首先定义了变胞机构和变胞运动副的概念,提出了5种类型的变胞运动副,并对它们的特性和原理进行了详细的研究;通过变胞机构中自由度变化分析,提出了变胞机构中变胞运动链的概念,研究了变胞机构的结构组成原理和变胞机构的结构分解步骤,为变胞机构构态变换和机构的综合打下了坚实的基础.     

旋量理论的变胞机构全构态动力学模型

为丰富和发展机构学理论,通过引入切断铰,将空间串并联机构的运动学分析问题转化为开链机构和局部闭链机构的运动学分析子问题,基于旋量理论建立切断铰空间机构的运动学和动力学模型。采用旋量理论和Kane方法对五杆两自由度闭链变胞机构的广义主动力和广义惯性力进行了计算,并建立切割变胞机构的全构态动力学方程。该方法为变胞机构的动力学建模提供了参考依据。     

2-PrRS-PR(P)S并联变胞机构自由度分析与仿真

针对并联机构输出自由度固定,难以适应变化的环境和工况的问题。根据变胞理论中改变运动副方位特征实现构态变换的原理,设计一种新型可变转动副轴线的2-PrRS-PR(P) S并联变胞机构,通过机构的变胞实现机构在不同构态下输出自由度和工作空间的变化。2-PrRS-PR(P) S机构包含3个分支、动平台和静平台,利用移动副作为驱动副,其中分支2和分支3能够通过改变移动副的位移来改变的可转轴线转动副在滑槽中的位置,进而改变其转动轴线的方向,且分支1上连杆的移动副在轴线变化时被动作用,实现机构不同构态的变化。根据机构特点,利用螺旋理论对2-PrRS-PR(P) S机构2个工作构态进行自由度分析和计算,应用多自由度并联机构输入选取理论确定主动输入副。利用SolidWorks软件建立三维实体模型,并将2种工作构态模型分别导入到ADAMS软件,对其进行自由度的分析和验证。计算和仿真结果表明机构工作构态1具有x轴和y轴方向转动自由度、z轴方向移动自由度;机构在构态3具有x轴和z轴方向转动自由度、y轴方向移动自由度。机构能够根据需求改变工作构态实现输出变化。     

柔性变胞机构动力学建模及仿真研究

基于柔性变胞机构由于特殊的结构和运动形式,其动力学方程是非线性的,基于第一类拉格朗日方程,推导出柔性变胞机构任意构态柔性体的质量矩阵、刚度矩阵及广义主动力矩阵,建立柔性变胞机构任意构态的动力学控制方程,为实现对柔性变胞机构的精确控制打下基础;另外,根据杆件增加和减少两种情况下的构态变换矩阵推导出全构态柔性变胞机构的动力学模型.以4构态的柔性变胞机构为例,建立动力学方程并仿真验证所建立的全构态动力学模型的正确性和有效性.     

变胞机构运动特性的旋量代数分析方法

针对已有拓扑结构描述方法无法分析变胞机构的空间结构和运动特性的局限性,提出了变胞机构结构变换的旋量邻接矩阵描述新方法.在此基础上进一步提出了变胞机构运动特性的旋量代数分析方法,这种方法是通过旋量邻接矩阵确定运动螺旋的齐次线性方程组,通过齐次线性方程组的基础解系确定反螺旋系,并得出动平台的运动螺旋系,从而确定变胞机构在各构态的空间结构、构件数和运动副数、自由度等特性.提出了一种新型4-URU并联变胞机构,并采用所提出的方法对这种并联变胞机构进行运动特性分析,验证了所提出方法的正确性和有效性.     

一种三构态变胞机构设计与分析

基于变胞机构概念,设计一种能够在两多自由度和一个单自由度间灵活变换,能灵活实现三种不同构态的新型变胞机构,运用闭环矢量法对该新型变胞机构进行了运动学分析,在此基础上分析了新型变胞机构在给定尺度参数条件下的有效工作空间。分析结果表明,相对于传统变胞机构,新型变胞机构能更有效地增大其工作空间,可广泛应用于林木机械、工业机器人等工程领域。     

参数变化对约束变胞机构构态变换随机性的影响

为了研究等效阻力梯度模型的影响因素在变胞机构的运动过程中的变化,以等效阻力梯度模型为基础,对一种常见的约束变胞机构的构态变换的随机性进行分析。研究结果表明:主动件转速、弹簧刚度、外力、外力矩和阻尼系数对约束变胞机构构态变换随机性的影响程度是依次减弱的。     

基于可重构虎克铰链副的仿人变胞手设计与分析

三指手能够模仿人手的大拇指、食指和中指的姿态,从而实现仿人手的动作.变胞手掌的引入,更加提升了机械手的工作空间以及抓取可适应性.着眼于对手掌的仿生设计,基于可重构虎克铰链副(r T铰链副),设计出一款新型的仿人变胞手,使机械手可以部分模拟出人手的真实动作,从而增强机械手在空间中的抓取能力.将含有r T铰链副的六杆机构作为机械手的手掌,基于r T铰链副的可重构特性,使机械手的手掌在r T铰链副的不同构态下呈现出不同的运动方式,变胞手的手掌操作平面与Oxy平面的倾角以及手掌工作空间的大小也可以呈现不同的变化.因为当手指长度固定时,若要获得最大操作空间,机械手手掌的半径与物体半径有近似正比例对应关系,因此机械手掌半径的较大变化有利于提高机械手的抓取灵活性.此外,此机械手掌在非奇异构型下的单自由度特性也有利于机械手的控制,提高其工作稳定性.运用旋量系分解与基于公共约束和冗余约束的活动度扩展准则分析了该手掌在其工作空间内两个奇异位姿及其过渡姿态的活动度,并计算了新型变胞手在不同工作模式下手掌的工作空间大小及手掌工作平面位置,同时给出了手指操作平面倾角的变化与手掌半径的变化,展示了采用此变胞机构作...     

变胞装载机械手的虚拟设计

根据功能需求的变化,设计了一种变胞装载机械手。介绍了机械手的组成情况及工作原理,应用设计软件建立三维实体模型,进行虚拟装配及运动仿真验证机械手的运动规律,并制作出机械手的简单模型样机。该机械手在工作过程中,能够通过构件的"合并/分开"改变活动构件数量,从而改变拓扑结构,进行自我重组和重构,能满足不同场合、不同工作阶段的任务需求。设计成果既可用于实践教学,又可用于理论研究,对变胞机构的实际应用提供了一定的参考。     

基于TRIZ理论的电动式变胞装载机械手的设计

变胞机构是一种新型机构,可自我重组和重构,在运动过程中能够根据功能需求而改变构态,以适应不同工作任务要求。应用Triz理论进行变胞装载机械手的方案设计,根据创新原理和进化法则设计出一种电动式变胞装载机械手,并且对其方案的组成情况、工作原理及结构特点进行了介绍。     

Call in question and discussion: Are there sandwiched low-grade metamorphic slabs within UHP metamorphic rocks in the Dabieshan terrane

Some geologists reported their discovery of sandwiched low-grade metamorphic slabs within UHP metamorphic Complexes in Changpu, Yuexi County, Anhui Province. They also suggested that some coesite-bearing eclogites are igneous veins, which intruded low-grade metamorphic slabs and other related rocks. Moreover they further called in question to UHP metamorphic process and continental collision tectonism in the Dabieshan terrane. Based on our recent study, so-called low-grade metamorphic slabs are strongly deformed fabric, fine-grained and tectonic recrystallized mylonites and tectonites. Their protolith rocks are garnet-bearing orthogneiss, eclogite and marble, as well as a few amounts of strongly deformed acid and basic veins. Their metamorphic, geochemical and geochronological characteristics are also identical with UHPM rocks and regional country orthogneisses. Therefore we conclude that there are not low-grade metamorphic slabs sand wiched with UHP metamorphic rocks in the Dabieshan terrane.     

岩石切削力研究

采用单因素法和二次回归正交组合设计法，详细研究了辉绿岩、花岗岩和大理石的切削力性质；提出了合理选择岩石切削加工工艺参数的原则；给出了若干可供岩石切削机械设计使用的切削力经验公式；为进一步建立岩石切削力理论公式打下了基础。     

纳米改性金属陶瓷刀具切削参数优化

文章系统地讨论了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具及 YG8刀具切削灰铸铁时的失效形式和磨损机理 ,研究了切削用量、Ni含量及纳米改性对刀具耐用度的影响。结果表明 ,刀具耐用度随切削用量 f、ap及 vc的增大而降低 ,纳米 Ti N改性 Ti C基金属陶瓷刀具的效果明显 ,最后通过一元线性回归分析给出了 Ti( C,N)基金属陶瓷刀具耐用度的广义 Taylor公式。     

Coesite eclogite facies metamorphic tectonite: Evidence for ultrahigh pressure deformation

An ultrahigh pressure ductile shear mélange crops out on the beach of Yangkou Bay near Qingdao City. The mélange is composed of weakly deformed blocks in a highly ductilly flow mylonites. Ultrahigh pressure metamorphic (UHPM) tectonite includes strongly deformed eclogite and mylonitized eclogite. Coesite occurs in the tectonite as both interstitial mineral and inclusions in garnet and omphacite, indicating that the deformation took place in the stability field of coesite (800—850℃, >30 GPa) in the upper mantle. Coesite is rounded or short prismatic grains with undulatory extinction, and often fractured, suggesting brittle deformation. Garnet is also characterized by brittle fractures and sometimes necked and slightly elongated. Omphacite is elongated, with long axis preferred orientation. Undulatory extinction, subgrains and dynamically recrystallized grains suggest plastic flow of omphacite. Ultrahigh pressure metamorphic tectonite was probably formed in the ductile shear zone during the early stage of exhumation of the ultrahigh pressure metamorphic rocks. Its kinematic indicators point to the transport direction of the UHPM slab during the early stage of exhumation.     

水射流切割粘弹性药柱的仿真研究

针对要求安全性高的水射流切割药柱操作,研究了如何安全有效的切割清除固体火箭发动机药柱问题。为改善和优化影响切割效果和安全性的射流器工艺参数,提出了基于LS-DYNA软件对五种不同条件下水柱冲击药柱的仿真方案。通过分析,得出水射流切割药柱的机理和合理的切割工艺参数。结果表明,喷口直径越大,导致切割深度越大但对药柱表面压强影响不明显。射流速度越大,导致切割深度越大并且药柱表面压强也越大。采取倾斜切割方式为佳。验证了仿真方案的有效性和实用性。     

镐型截齿截割煤岩动力系统的混沌特征

采煤机截割工作机构与煤岩作用系统的复杂性、非线性、模糊性和耗散性,导致了截齿截割负载具有很强的不确定性。应用分形和混沌理论研究截割阻力曲线的定量描述及混沌特征,依据煤岩的应力与应变的关系曲线和煤岩的分形损伤刚度,给出煤岩跃进破碎的条件,从混沌分形的角度给出截割动力系统的截割性能评价指标和系统演变混沌状态的数学关系,同时建立截割动力系统的数学模型。通过模拟仿真,结果表明：截割动力系统在不同的分叉参数下,其相轨迹具有时间遍历性和混沌特征,实现了混沌模拟负载信号的仿真。截割动力系统特性研究对开发高效截割工作机构等有着重要的意义。     

顺层变质岩坡稳定性评价与生态治理方案

为了探究鄂西北变质岩区不稳定斜坡滑崩地质灾害的成因机制和生态治理模式,本文以三用塘顺层变质岩不稳定斜坡为研究对象,在查明灾害体地质与变形特征的基础上,分析了其可能的破坏模式与主要影响因素,深入探究了顺层变质岩坡渐进式变形破坏的成因机理。采用极限平衡等方法对不稳定斜坡进行了稳定性分析评价,结果表明,该斜坡体处于不稳定状态。基于地质灾害生态治理理念,提出了削方整形、护脚墙、格构锚固、截排水沟、生态绿化与监测等综合防治措施。通过工程实施及效果监测表明：该治理方案不仅有效地消除了三用塘滑崩地质灾害安全问题,而且取得了良好的环境绿化与美化效果。其综合防治措施,特别是将地质灾害防治与生态绿化融为一体的生态治理模式可为同类顺层变质岩不稳定斜坡的加固与坡面防护提供借鉴。     

悬臂式掘进机仿形截割控制机理

为了解决悬臂式掘进机截割中超挖和欠挖问题,采用空间机构运动学和系统仿真的方法,建立了仿形截割的数学模型,确立了悬臂偏移最大角度和油缸伸长量的关系,提出了使用数字液压缸来实现按照所给巷道运动时各个油缸伸长量的自动掘进控制机理,采用MATLAB仿真验证了截割头运动.研究表明,仿真结果曲线符合实际工况.研究结论科学地分析了掘进机仿形截割过程,为复杂环境下掘进机器人自动控制研究提供了理论依据.