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基于轮腿式探测车结构的搜救机器人设计与仿真

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机械传动 2022年第2期46卷 48-54页

作者：翟建华王永乾魏晓华马炜东汪逸超辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000

自然灾害或意外事故发生后,往往需要借助机器人来深入灾难现场探明情况或提供援助。通过参考已经成功应用的轮腿式行星探测机器人结构,针对灾后现场特殊非结构化地形,设计了一种5轮4摆臂结构的新型搜救机器人。通过对关键部件进行参数... 详细信息

自然灾害或意外事故发生后,往往需要借助机器人来深入灾难现场探明情况或提供援助。通过参考已经成功应用的轮腿式行星探测机器人结构,针对灾后现场特殊非结构化地形,设计了一种5轮4摆臂结构的新型搜救机器人。通过对关键部件进行参数设计及静力学分析,验证了静态特征的合理性;对越障过程进行数学建模,得出了影响机器人越障高度的因素;对其进行虚拟样机仿真,验证了动态特征的合理性以及数学建模的正确性。最后,通过搭建实验平台,验证了所设计机器人的越障能力。为今后类似的轮式机器人设计提供了理论基础,具有一定参考意义。

关键词：轮腿式探测车 5轮4摆臂结构四杆机构单纵臂悬架虚拟样机仿真

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鸽形扑翼机构设计及翅翼周围流场分析

机床与液压 2022年第6期50卷 153-157页

作者：李佩郭忠峰王赫莹沈阳工业大学辽宁省智能制造与工业机器人重点实验室辽宁沈阳110870

为研究扑翼飞行器运动机构扑动原理和翅翼周围流场变化规律,设计鸽形扑翼飞行器扑翼机构并分析翅翼周围流场。运用四杆机构图解法计算出符合扑翼运动要求的曲柄摇杆机构参数,并对相关参数进行优化。基于计算流体力学对扑翼飞行的流场进... 详细信息

为研究扑翼飞行器运动机构扑动原理和翅翼周围流场变化规律,设计鸽形扑翼飞行器扑翼机构并分析翅翼周围流场。运用四杆机构图解法计算出符合扑翼运动要求的曲柄摇杆机构参数,并对相关参数进行优化。基于计算流体力学对扑翼飞行的流场进行数值模拟计算;利用Fluent软件分析得到翅翼周围流场速度云图、湍动能云图以及升力、推力特性曲线。结果表明:鸽形扑翼飞行会引起翅翼流场流动速度发生变化,进而导致空气流动状态由层流变为湍流,湍流动能为扑翼飞行提供气动力。

关键词：扑翼机构翅翼流场计算流体力学四杆机构

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四杆机构演化仪的设计与运动分析

机械设计与制造 2018年第4期 206-210页

作者：卢全国段年嵩聂勤夏国英南昌工程学院江西省精密驱动与控制重点实验室江西南昌330099 武汉理工大学物流工程学院湖北武汉430070

通过曲柄摇杆机构为基本机构,运用特殊的关节和四杆机构的演化原理,设计了一种四杆机构演化仪。可在一个装置中完成曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构、曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、导杆机构、双滑块机构等八种四杆机构的运动过程... 详细信息

通过曲柄摇杆机构为基本机构,运用特殊的关节和四杆机构的演化原理,设计了一种四杆机构演化仪。可在一个装置中完成曲柄摇杆机构、双摇杆机构、双曲柄机构、曲柄滑块机构、曲柄摇块机构、导杆机构、双滑块机构等八种四杆机构的运动过程,并且通过各四杆机构之间转换完整的展示了四杆机构的演化原理。基于TRIZ理论进行了四杆机构演化仪的创新设计,完成了整体结构设计。运用复数矢量法对基本机构进行运动分析并使用Adams进行运动仿真,从中获得了机构的精确运动特性。

关键词：曲柄摇杆机构演化原理四杆机构运动分析

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基于改进教与学算法的四杆机构轨迹综合优化

机械设计与制造 2022年第7期377卷 89-92页

作者：朱加豪张义民张凯王一冰沈阳化工大学装备可靠性研究所辽宁沈阳110142

为了提高四杆机构设计的精度,提出了一种改进的教与学(MTLBO)算法。与其他经典的智能优化算法如差分进化(DE)算法,粒子群优化(PSO)算法与教与学(TLBO)算法相比,此算法在学习阶段提高了各组之间的交叉率,扩大种群寻优空间,增强局部搜索能... 详细信息

为了提高四杆机构设计的精度,提出了一种改进的教与学(MTLBO)算法。与其他经典的智能优化算法如差分进化(DE)算法,粒子群优化(PSO)算法与教与学(TLBO)算法相比,此算法在学习阶段提高了各组之间的交叉率,扩大种群寻优空间,增强局部搜索能力,避免早熟收敛。这里通过建立平面四杆机构模型,分析模型的相关参数,并采用改进的教与学算法对模型参数进行优化。数值实验表明,改进的教与学算法比传统的教与学算法收敛速度快,在对四杆模型的优化中,能够更好的获得模型的最优解,四杆的设计精度提高了70%,由此说明了该优化算法能有效优化四杆模型,提高设计精度。

关键词：四杆机构差分进化算法粒子群算法教与学算法

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Deform-X柔性铰链设计与分析

农业机械学报 2017年第4期48卷 370-376页

作者：邱丽芳王栋印思琪杨德斌北京科技大学机械工程学院北京100083

设计了一种Deform-X柔性铰链,利用微积分的思想分析了其等效刚度,推导了Deform-X柔性铰链弯扭耦合等效刚度的理论计算公式。通过一组实例的理论分析和ABAQUS仿真分析,验证了Deform-X柔性铰链等效刚度理论计算公式的正确性。选取外形尺... 详细信息

设计了一种Deform-X柔性铰链,利用微积分的思想分析了其等效刚度,推导了Deform-X柔性铰链弯扭耦合等效刚度的理论计算公式。通过一组实例的理论分析和ABAQUS仿真分析,验证了Deform-X柔性铰链等效刚度理论计算公式的正确性。选取外形尺寸相同的X型柔性铰链与Deform-X柔性铰链进行了性能比较分析,在相同转矩作用下,Deform-X柔性铰链弯曲变形转角约为X型柔性铰链的3倍。分别对X型柔性铰链和Deform-X柔性铰链进行了弯曲失效分析,结果表明Deform-X柔性铰链的可使用范围大于X型柔性铰链。设计了基于Deform-X柔性铰链的平面折展四杆机构的实物模型,通过实物测试和仿真分析表明Deform-X柔性铰链能够实现预期变形。最后,对尺寸相同的基于X型柔性铰链的四杆机构和基于Deform-X柔性铰链的四杆机构在相同力矩作用下的变形进行了分析,结果表明基于Deform-X柔性铰链的四杆机构变形更大。

关键词：柔性铰链弯扭耦合等效刚度失效分析四杆机构

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基于四杆机构单元的柔性铰链设计与尺寸优化

航空学报 2017年第11期38卷 303-312页

作者：张静寇子明太原理工大学机械工程学院太原030024

针对柔性铰链存在的转动角度小和径向漂移大等问题,进行了大转角和高精度柔性铰链设计。利用四杆机构中曲柄摇杆机构的转角放大特性,以固化的四杆机构为变形模块,通过摇杆的小变形实现铰链的大转角运动。柔性铰链中固化的四杆机构为超... 详细信息

针对柔性铰链存在的转动角度小和径向漂移大等问题,进行了大转角和高精度柔性铰链设计。利用四杆机构中曲柄摇杆机构的转角放大特性,以固化的四杆机构为变形模块,通过摇杆的小变形实现铰链的大转角运动。柔性铰链中固化的四杆机构为超静定结构,基于超静定结构理论进行了柔性单元的受力分析,并建立了柔性铰链的刚度模型,实现柔性铰链的分析和设计。根据设计方案选取设计变量,基于理论推导得到刚度建立目标函数,根据性能和几何边界建立约束条件,利用遗传算法对柔性铰链尺寸进行优化,并通过ANSYS进行了特定尺寸下柔性铰链变形和应力分析,验证了优化结果的正确性。

关键词：柔性铰链四杆机构大转角刚度优化

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蔬菜钵苗移栽机自动送苗机构的设计与试验

蔬菜钵苗移栽机自动送苗机构的设计与试验

作者：王锦鹏浙江理工大学

学位级别：硕士

作为世界上蔬菜产量最大的国家,蔬菜产业已成为我国农村地区经济支柱产业。同时,我国的蔬菜种植大多以人工为主,生产效率低。机械化移栽能极大提高蔬菜的生产效率,降低人工成本。本课题组所研制的全自动蔬菜移栽机的取苗机构经过多年的... 详细信息

作为世界上蔬菜产量最大的国家,蔬菜产业已成为我国农村地区经济支柱产业。同时,我国的蔬菜种植大多以人工为主,生产效率低。机械化移栽能极大提高蔬菜的生产效率,降低人工成本。本课题组所研制的全自动蔬菜移栽机的取苗机构经过多年的研究已处于国内领先水平,但与之配套使用的自动送苗机构由于结构复杂,容易造成卡盘现象,使得移栽效率较低。因此,针对上述问题,设计了一种结构简单,可靠性高的送苗机构,该机构能与全自动蔬菜移栽机的取苗机构、植苗机构相互配合,从而实现蔬菜移栽的全自动化,提高了移栽效率,本文主要工作内容如下:(1)根据选取穴苗盘的尺寸与配套的取苗机构运动机理为设计依据,提出了送苗机构的设计要求,确定了横向送苗机构与纵向送苗机构的设计方案。采用多连杆机构作为纵向送苗机构,其中采用四杆机构作为纵向输送机构,采用凸轮连杆与不完全齿轮组合机构作为纵向驱动机构;选取了双螺旋轴组件作为横向送苗机构。(2)对纵向输送机构先使用遗传算法通过纵向送苗轨迹反求其机构参数,初步确定其机构参数;基于Matlab软件开发了纵向输送机构辅助分析软件,通过人机交互方式对反求得到的机构参数进一步优化,得到了纵向输送机构的设计参数:=20 mm,=40.7 mm,=52 mm,=66.67 mm,=103.2 mm,=113.8°,=11.1°。确定了纵向驱动机构、单向控制组件以及压盘组件的设计方案及相关尺寸参数,确定了双螺旋轴的相关设计参数。(3)完成了三维模型的建立,对送苗机构进行了虚拟装配,然后将送苗机构的三维模型导入Adams中进行了仿真分析,对比了纵向送苗机构仿真与理论轨迹,并对纵向送苗点的速度与位移曲线、横向送苗精度进行了分析,验证了该送苗机构设计的合理性与可靠性。(4)完成了蔬菜钵苗移栽机自动送苗机构的加工、装配调试以及样机试验。对纵向送苗机构进行了空转试验,获得实际送苗轨迹,并将纵向送苗试验轨迹与理论、仿真轨迹对比,验证了纵向送苗机构设计合理性。对横向、纵向送苗精度进行了测量,得到的送苗误差均在允许范围内,验证了送苗机构的准确性。

关键词：蔬菜移栽机送苗机构四杆机构遗传算法纵向送苗轨迹

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电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析

电机直驱游梁式抽油机机构力学性能分析

作者：荣浩兰州理工大学

学位级别：硕士

随着科学技术的发展,节能低碳、绿色环保成为了现今企业转型升级的首要任务。生产厂家秉承新技术提升传统产业的理念,对现有的游梁式抽油机采用电机直驱新技术进行改造。但在使用中,发现电机直驱游梁式抽油机经常处于不平衡的运行状态,... 详细信息

随着科学技术的发展,节能低碳、绿色环保成为了现今企业转型升级的首要任务。生产厂家秉承新技术提升传统产业的理念,对现有的游梁式抽油机采用电机直驱新技术进行改造。但在使用中,发现电机直驱游梁式抽油机经常处于不平衡的运行状态,使得曲柄轴净扭矩波动大,导致抽油机能耗增加,从而减少了四连杆机构和直驱电机的使用寿命。本文针对电机直驱游梁式抽油机曲柄轴存在大扭矩的问题,进行抽油机机构力学性能分析研究。首先,基于电机直驱游梁式抽油机几何模型,对悬点运动规律、载荷、曲柄轴扭矩以及主要杆件的受力情况进行分析。其次,采用ADAMS动力学软件对机构进行动力学分析。通过抽油杆实际示功图施加载荷,研究曲柄平衡、游梁平衡以及复合平衡对曲柄扭矩的影响规律;并详细分析采用不同曲柄结构时对应曲柄扭矩的变化情况。然后,基于机械优化设计理论,借助MATLAB数据库软件编写了电机直驱游梁式抽油机结构优化设计程序。以曲柄轴净扭矩的峰值最小为目标,保证曲柄轴净扭矩始终为正值的目的:对优化前、后电机直驱游梁式抽油机进行了动态特性对比分析,得出曲柄轴扭矩波动最小的最佳性能参数。最后,使用ANSYS Workbench软件对优化后的电机直驱游梁式抽油机的关键部件进行静力学分析;对电机直驱游梁式抽油机在三种不同工况时进行瞬态动力学性能仿真测试。研究结果表明:(1)通过对电机直驱游梁式抽油机结构的优化,改善了整机的性能水平,使得曲柄轴最大净扭矩、扭矩因数TF都有所降低,净扭矩峰值降低了30.57%。(2)通过整机在三种不同工况时的性能测试分析,发现电机直驱游梁式抽油机在工况一、工况二运转时,运动平稳可靠,各连接部件没有出现严重的变形、失效和破坏等现象。在超载工况时驴头与游梁的连接处出现了应力集中的情况。因此在实际运行过程中要避免电机直驱游梁式抽油机在超载状况下启动运行,防止出现零部件疲劳失效,影响油田的正常生产运行。

关键词：电机直驱游梁式抽油机四杆机构力学性能分析结构优化整机性能验证

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四杆机构中摇杆节点位置对摇杆挠度影响分析

电子世界 2020年第17期 89-92页

作者：林一超上海微波技术研究所(中国电子科技集团公司第五十研究所)

四杆机构的设计在满足运动路径要求的情况下,有无数种解法,设计人员往往会选择最方便与其他结构相配合的那一种。本文通过对曲柄摇杆机构中摇杆节点位置的理论计算以及基于Adams和Ansys的仿真验证,来分析节点位置的选取对于摇杆挠度的... 详细信息

四杆机构的设计在满足运动路径要求的情况下,有无数种解法,设计人员往往会选择最方便与其他结构相配合的那一种。本文通过对曲柄摇杆机构中摇杆节点位置的理论计算以及基于Adams和Ansys的仿真验证,来分析节点位置的选取对于摇杆挠度的影响。本文的研究方法与结论可以作为对四杆机构刚度有要求的设计问题的参考。

关键词：四杆机构节点位置曲柄摇杆机构运动路径摇杆挠度仿真验证