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.     

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.     

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。     

一种多杆变胞机构水果采摘器的设计

设计了一种辅助人工采摘的小型机械装置,主要用于中小型水果的采摘,该多杆采摘器可用于各种地形,机械结构轻巧、操作简单、省力、可靠性强。该多杆采摘器较好的利用了间歇机构的间歇运动来控制滑杆摇杆机构中滑杆的位移,滑杆摇杆机构的运动带动多杆变胞机构的运动,从而控制整个执行部分的张开和闭合。多杆变胞机构保护执行部分中的连杆,克服了因平行四杆机构组成的执行部分调整性能差,而导致连杆容易折弯或折断的缺点。     

六自由度变胞振动试验台结构设计与动态特性分析

振动试验台是用于模拟真实振动环境的重要设备,通过建立六自由度变胞振动试验台测试系统、动力学模型及运动方程,应用ANSYS Workbench软件对振动台进行静力学分析,应用模态分析和谐响应分析模块对蛇形板簧与动平台进行动态特性分析,避免薄弱部件固有频率接近振动台工作频率而发生共振。结果表明：蛇形板簧最小共振频率发生于480 Hz附近,动平台最小共振频率发生于450 Hz附近,都远大于振动台正常工作频率：50～60 Hz,满足使用要求,为50～200 Hz机械振动台及超过2 000 Hz的超声波振动时效设备结构设计提供理论依据;并对未来多维振动设备的结构设计及工作性能分析提出展望。     

一种变结构机构的仿真分析与优化设计

在分析变结构堵渣机的结构特征基础上,利用ADAMS软件建立了仿真模型,通过机构的运动学、动力学仿真分析,找出了机构存在的主要问题;并对机构进行了优化及无过约束的自调结构设计．优化效果表明：堵渣机的各项性能得以提高,其工作更加稳定可靠;改善了机构的自适应性能,消除了堵渣机对外界工作环境的敏感性;为变结构机构的设计提供了一个新的方向．     

非圆柱壳体静动力特性分析

基于板壳理论,用有限元法对非圆柱壳体静动力特性进行了分析,比较了不同结构形式和结构参数的非圆柱壳的应力分布和承载能力;对圆柱壳部分提供了解析式;为便于工程设计使用,探讨了简便算法,并比较了三种算法的结果;通过模型实验,进一步验证了理论分析的可靠性．     

一种具有偏差变元的Duffing型方程周期的存在唯一性

利用重合度理论研究了一类具有偏差变元的Duffing型方程x“ g(t-T(t)))=p(t).获得了该方程T一周期存在唯一性的若干新结论.     

一种变截面杆的超声弯曲振动分析

利用直杆弯曲振动的Timoshenko理论,求出等厚度矩形对称变截面指数杆弯曲振动的振型函数以及四种边界条件下的频率方程。这四种频率方程的边界分别是:固支—自由, 自由—自由,固支固—支,简支—简支。同时又给出了在超声振动情况下谐振长度的表达式,并对两端自由杆超声弯曲振动的变帽作用作了详细讨论。     

管道网络拓扑模型与分析计算

为了解决化工过程仿真中管道网络计算的问题,本文运用邻接矩阵描述化工流程中管道网络拓扑结构,通过分析网络中串、并、分、汇4种基本拓扑特征来识别管网,得出流量压力计算的自动建模与求解算法.利用该算法,只需输入管道网络的邻接矩阵,即可自动产生流量压力分布计算的数学模型并进行实时动态求解.并成功将它们应用于实践中,效果良好.     

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.     

基于变胞原理的坚果剥壳机械手接触建模与构型研究探析

坚果是中国重要的经济林树种,壳仁分离是坚果精深加工的关键环节,目前普遍存在剥壳率低、损失率高、果仁完整性差等问题。建立准确的果壳与剥壳机械接触模型是破壳力分析的基础。树坚果果壳表面粗糙、外形不规则,接触区域不能抽象为规则的几何形状,如何建立面接触约束模型是实现无损伤壳仁分离的关键问题。以研究坚果壳仁分离机械手的破壳机理、结构设计为目标,提出一种变胞多指机械手,分析了坚果脱壳技术、剥壳机械手接触建模的研究现状,介绍了变胞机构的起源和应用研究概况,并阐述了坚果剥壳机械手的研究内容与发展前景。     

状态空间法分析厚薄圆柱壳弯曲的多变量场

根据圆柱壳的控制方程及其混合变分原理 ,引入对偶变量即应力与位移作为状态变量 ,导出圆柱壳的状态方程 ,研究其解法。对于轴对称问题 ,应用分离变量法建立指数矩阵 ,将问题分解为两个一维问题。根据开莱 -哈密顿算法或直接展形法来计算指数矩阵 ,再根据应力与位移的边界条件 ,得到问题的定解方程 ,从而求得厚薄圆柱壳的两类场变量的统一解 ,即全部应力与位移量     

基于结构增抗技术的环肋圆柱壳声振特性

为提高潜艇舱段结构针对低频线谱频率的机械阻抗,基于结构增抗技术,通过在环肋处增加质量块形成阻抗增强构件,运用FEM／BEM法对结构修改前后环肋圆柱壳的声振特性进行了数值计算;讨论了附加质量块的大小和位置对结构修改后的辐射声功率的影响;分析了结构修改前后的模态辐射效率．研究表明：在靠近激励源的环肋上附加合适的质量块,能有效降低结构主导模态的辐射声功率;附加质量块的大小和位置对结构修正后的辐射声功率和模态辐射效率有重要影响．     

多顶点三角形刚性折纸自由度分析

针对多顶点折纸机构自由度分析困难问题,提出了在多顶点折纸机构的自由度分析中,利用邻接矩阵分析刚性折纸自由度的方法;用邻接矩阵表示顶点之间的连接关系,通过引入消元矩阵,用矩阵乘法描述了确定运动状态的过程;通过计算顶点对应的行元素之和来确定约束的个数,避免了交叉折痕顶点自由度的计算误差;以分析单顶点4折痕折纸图案自由度为基础,拓扑到分析多顶点三角形刚性折纸图案自由度;最后,通过软件仿真验算刚性折纸图案自由度计算结果的正确性。     

圆柱壳受集中载荷作用的奇异解

对精确的圆柱壳方程求完备的极坐标解系是薄壳理论的一个难题。该文给出了修正的Morley方程在坐标原点具有奇性的基本解的一种构造方法,以及基于Schwartz广义函数理论的证明。并据此基本解得到了圆柱壳受集中法向载荷、集中温度载荷作用下的奇异解,这些积分形式的解的被积函数具有第二种Hankel函数和指数函数乘积的形式,容易获得数值结果。该文的计算结果与有限元数值结果能很好地符合,利用该文所提出的奇异解作为特解求解圆柱壳开孔接管支管受载荷问题,与采用Timoshenko方程的双三角级数特解相比可以不受小开孔率的限制。     

不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性

为分析不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的振动特性,基于Love壳体理论,利用Hamilton原理建立了旋转薄壁圆柱壳的振动微分方程。并采用Galerkin方法对系统进行离散,将系统简化为常微分方程系统。引入振型函数,分别分析了简支-简支、固支-简支、自由-简支、固支-固支等几种不同边界条件下旋转薄壁圆柱壳的内力和固有频率特性。分析结果表明:薄壁圆柱壳的薄膜内力远大于弯曲内力;几何参数、边界条件、转速等参数对旋转薄壁圆柱壳的固有频率有重要影响。