新型变形轮腿式移动机器人的运动学分析及设计

移动机器人作为智能勘探与侦察的自动化装备,在航天探测、军事侦察、抢险救灾等领域具有广阔的应用前景.兼具良好的机动性及越障性是移动机器人快速适应非结构化复杂环境的首要性能指标,结合轮式行进机构强机动性与腿式行进机构优越障性的变形轮腿式移动机器人受到普遍青睐.然而,现有变形轮腿式移动机器人在设计与优化方面仍存在变形形式过于复杂、设计方法缺乏理论依据等不足.针对上述问题,提出一种结构紧凑、操作简便的新型轮腿变换结构,借助电磁离合器分离运动的原理,通过改变轮-腿变形动力输入促使轮与腿相对运动,以曲柄滑块机构触发轮-腿结构径向扩展,完成由轮式变形为腿式的过程.定义变形过程中曲柄滑块机构的压力角为机动性指标、变形前后结构的展开比为越障性指标,进而开展变形结构的尺度综合,优化结果表明新型变形轮腿式移动机器人的展开比为1.92,可越过高度为150 mm的障碍物.基于优化后的尺度参数,建立变形轮腿式移动机器人越障过程的动力学模型,确定驱动电机参数,设计并制造物理样机.最终开展软件仿真与实验研究,仿真结果与理论分析结果一致,表明优化设计方法与动力学建模方法的有效性,实验结果证明所设计的变形轮腿式机器人具有...     

螺栓连接大变形梁非线性振动特性的实验研究

柔性机械臂、大型可展开天线等机械结构的动作精度受运动过程中大变形几何非线性和连接处接触非线性的影响十分显著。以含螺栓连接结构的大变形梁作为研究对象，针对动力学建模和振动特性开展了实验研究，通过数值计算验证了实验发现的非线性振动特性。搭建了含螺栓连接柔性大变形梁的实验台架，开展了敲击和正弦激振的实验测试。实验结果表明，螺栓连接的柔性梁较连续梁的（无螺栓连接）模态频率降低，阻尼增加，反映出随着激励能量增大，模态频率降低的非线性模态特征。改变螺栓连接位置会显著影响结构的模态频率，其变化规律可由求解线性矩阵特征值定性反映。     

液罐车后防护装置的结构优化设计

针对液罐车被追尾这一事故形态,对其现有的单横梁后部防护装置防护性能不足的问题,设计了一种新型的双横梁后部防护装置.通过有限元受力分析确定其各横梁结构的厚度尺寸,根据确定的尺寸进行整车静力加载试验,验证了其防护性能满足国家相关标准要求.设计的双横梁后防护装置,结构简单、防护范围和防护距离大、加工制造方便、成本低,可广泛应用于工程实际中,具有推广价值.     

位移放大型扭转阻尼器性能分析

为了加固梁柱节点、避免框架结构出现"弱节点"的破坏模式、提高框架结构整体的抗震和耗能能力,研制出一种具有自主知识产权的位移放大型扭转阻尼器(DATD),并对其进行数值分析和试验研究.首先,设计了18个具有不同参数的DATD,建立其有限元模型进行数值分析;随后,设计并制作了一个DATD,进行性能试验并与有限元分析结果对比.结果表明:DATD滞回曲线饱满,耗能能力强;有限元分析与性能试验的滞回曲线吻合较好,且随着加载位移的增加,两者间误差变小,因此可以采用建立的有限元模型来研究DATD的力学性能.最后,对DATD进行参数影响分析,研究了铅芯直径、铅芯距中轴距离、橡胶层直径、橡胶层厚度及橡胶剪切模量对其特征参数的影响,结果表明:DATD的屈服剪力、等效刚度、等效阻尼比及耗能系数随着铅芯直径增大而明显增大,随着铅芯距中轴距离的增大略有增大;随着橡胶层直径、橡胶剪切模量的增大,屈服剪力及等效刚度逐渐增大而耗能系数及等效阻尼比逐渐减小;4个特征参数均随着橡胶层厚度的增大而略微减小.     

轧制道次间插入冷却对特厚钢板组织与性能的影响

使用实验轧机旁冷却装置配合轧机进行轧制实验，研究轧制道次间不同冷却工艺对特厚钢板组织和性能的影响规律.研究结果表明:采用道次间冷却工艺可以在全厚度方向获得组织细化及强韧性提高效果，采用强冷道次间冷却实验钢1/4处晶粒尺寸可细化至10μm，强度为376MPa，-40℃冲击功为169J;心部晶粒尺寸可细化至15μm，强度为360MPa，-40℃冲击功为123J.本工艺可形成470μm厚表层细晶层，晶粒尺寸可细化至5μm;粗轧道次间插入冷却工艺轧制钢板强度和冲击韧性优于中间坯冷却工艺;随冷却强度增加，钢板内部组织明显细化且强度大幅提高.     

甘肃黑方台黄土压缩试验研究

以黑方台地区原状黄土为对象,开展不同含水率试样的侧限压缩试验,对比分析了不同荷载下各含水率试样的e-lgp曲线,采用双对数坐标法确定了试样的结构屈服应力,对黑方台原状黄土压缩试验结果进行拟合分析。结果表明:随着试样含水率的增高,其对应的e-lgp曲线呈依次降低的趋势,但15%含水率试样与20%含水率试样对应的e-lgp曲线间具有较大空隙,说明含水率为15%20%是试样结构发生较大变形的临界值;各含水率试样在试验过程中都存在结构屈服应力,天然状态下黑方台原状黄土的结构屈服应力为99 k Pa,但随着含水率增高,其结构屈服应力值持续降低;基于岩土破损力学理论基础建立的数学表达式确定出了黑方台原状黄土材料参数B值为0.011 3,并将模拟结果与试验数据进行对比,得到了较好的拟合结果。     

氯乙烯精馏过程模拟优化与节能降耗的研究

针对某聚氯乙烯厂精馏过程中氯乙烯产品纯度低、能耗高的问题,利用化工流程模拟软件Aspen Plus对氯乙烯精馏系统中的T-203塔进行模拟优化,选择适合氯乙烯体系的NRTL模型进行计算,确定理论板数为28块。根据灵敏度分析和正交试验得到最佳操作参数为:回流比为0.8,进料位置为第2块理论板,侧线采出位置为第18块理论板。产品中氯乙烯质量分数达到99.999%,低沸物质量分数小于1×10-6,高沸物质量分数小于5×10-6。同时对精馏系统提出两项节能降耗技术,其中循环水改造技术预计为企业带来经济效益1034.85万元/a,高效导向筛板技术可以有效提高分离效率和生产能力。     

某型汽车发动机系统性能试验的设计与实现

为了检验优化设计后的1.5L汽油发动机二代样机的整体性能和相关零部件的可靠性,在AVL公司开发的试验台架上对样机进行了历时二十天的有关发动机呼吸系统、润滑系统、冷却系统的相关性能试验,收集整理了相关试验数据,获取了在规定工况环境下的发动机性能特征量,给出了一簇性能曲线,对比分析了试验结果和设计参数,对发动机的性能进行准确地验证和判断,验证了样机性能的最初设计指标,评定了发动机的动力性、经济性等重要性能,为发动机设计、分析和优化提供了可靠的基础数据.     

基于逆向工程技术的含凹陷管道极限强度分析

凹陷作为常见的管道几何缺陷形式,可能会引起管道局部应力集中,进而导致其承载能力下降,同时也为管道的正常运行带来巨大的安全隐患。基于变形检测技术和3D扫描技术分别获得含凹陷管道的真实内外表面轮廓,利用逆向工程技术构建凹陷管道的三维实体模型,导入ABAQUS有限元软件模拟运行状态下凹陷管道的应力分布特征,准确地判断含凹陷管体的最危险位置,最后依据Mises屈服准则进行含凹陷管道的安全评估。结果表明,通过上述2种方法获得的凹陷管道应力模拟结果基本吻合,从而有效地验证了基于变形检测技术开展凹陷管道极限强度分析的可行性和精确性,该方法可以有效地避免开展3D扫描前的管道开挖工作。     

循环作用对马蹄寺石窟群岩体性能的影响

马蹄寺石窟群地处河西走廊中部,气候条件十分恶劣。由于常年受到温度、湿度、酸碱盐等作用的影响,石窟岩体性能出现了不同程度的劣化现象。通过开展室内模拟试验,研究以上多种恶劣环境的循环作用对于岩体抗压强度、波速、质量的影响规律,同时使用X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、X射线荧光光谱(X-ray fluorescence,XRF)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对循环作用过程中样品的矿物组分、元素含量和微观形貌进行分析研究。研究结果表明,循环作用使样品中的长石类矿物和方解石含量降低,黏土类矿物含量增加,胶结程度下降,孔隙逐渐发展成为横向微裂隙,导致样品的性能出现不同程度的劣化现象。循环作用对岩体性能的影响程度从大到小依次为冻融循环、耐盐循环、耐碱循环、耐酸循环和温湿循环。