月壤采样试验验证机构运动性能研究

为开展月壤采样试验,设计了一种可以实现姿态调整的3自由度并联机构,根据机构运动特点,采用修正的KG(Kutzbach-Grübler)公式计算机构的自由度,利用封闭矢量法求解该机构位置逆解,并建立机构速度、加速度和可操作度性能评价指标。提出一种基于速度性能与可操作度性能为目标,采用多目标遗传算法优化机构结构参数,对优化后的结构参数进行分析,得到该机构工作空间、速度性能、奇异性和可操作度性能。研究表明:动平台姿态α、β在-0.35~0.35 rad时,机构速度性能最好;可操作度性能指标均在[4,5]区间范围内,不会产生奇异位形,有较好的可操作性能,验证该机构能够满足月壤采样试验功能要求,对开展月壤采样试验验证具有一定的实用价值。     

新型挤切成型机的研制开发

通过调查分析现行闽南传统食品——贡糖的特性及现有加工生产状况,设计制造出一种新型挤切成型设备。该设备采用单向轴承及变杆长的曲柄摇杆机构并配合可调节中心距的上下托辊作为送料机构,平行四边形机构做为切刀运动机构,使贡糖的挤压、成型、剪切同时完成。该设备加工出来的贡糖不仅外观质量好、卫生而且可大大提高生产率。     

两平移一转动并联机构位置及工作空间分析

分析了一种两平移-转动并联机构,求出其运动学正解和反解的封闭解,系统讨论了该机构的工作空间及转动能力,为该机构工作空间综合提供了依据。与其他类似机构相比,该并联机构结构简单,位置分析求解容易,易于实时控制,可广泛应用于工业装配机器人、微动机器人、虚拟轴并联机床和多维减振平台等领域。     

双横臂独立悬架导向机构的运动特性

采用空间机构运动分析方法给出了双横臂独立悬架导向机构运动特性参数的计算方法。采用该算法对实例中的导向机构的运动特性参数进行了计算，并对计算结果和试验结果进行了对比分析。结果表明：该算法可行、有效，利用该方法指导设计可改进导向机构的运动特性。     

非圆齿轮水稻钵苗抛秧机构运动机理与参数优化

阐述了抛秧机构的工作原理及结构特点。针对抛秧机构相应轨迹与秧苗姿态的要求,提出了非圆齿轮行星系传动机构。建立了该机构的位移、速度和加速度方程,用Visual Basic 6.0语言编写了该机构的辅助分析和仿真程序,该软件可显示优化参数、优化目标和主要结构参数,并将优化结果数字化。通过软件分析了主要参数对该机构运动特性的影响,并得出满足抛秧轨迹和姿态要求的最佳机构设计参数。利用优化所得参数建立非圆齿轮有序抛秧机构三维模型并进行虚拟样机试验,其对应的轨迹和姿态满足水稻抛秧作业农艺的要求。     

3-P(4S)并联机构分析与多目标性能优化

针对3-P(4S)并联平台,首先对其进行了位置反解,提出了由BP神经网络和拟Newton法相结合的混合数值法,并以此对机构进行了位置正解,求解精度可达到10-8数量级,求解时间在20 ms内。然后通过对位置解求导可得到机构动平台和分支杆件的速度和加速度。根据运动学分析的结果,应用牛顿欧拉方法构建该机构的动力学模型,并对机构的数值算例进行了动力学仿真验证。最后综合考虑机构的动力学性能、刚度性能和速度性能,分别推导了其评价指标,并应用改进的加权求和法对该机构进行多目标的尺寸优化。通过多目标的尺寸优化,该机构的动力学性能和速度性能提升了2倍,刚度性能提升了3倍。     

基于UG的植物种子胶囊灌装生产设备创新设计

植物种子胶囊灌装生产设备主要由机架、电动机、减速器、轧轮、定位板、固体颗粒灌装喷头、刷胶喷头、传送机构和操纵机构等组成。利用UG建立其压膜机构、颗粒灌装机构、刷胶机构、覆膜机构、打孔机构、传送机构等的三维模型,并装配成植物种子胶囊灌装生产设备的虚拟样机模型。该方法可应用在类似的工程机械设计及高校课程培训中,具有较高的推广价值。     

振动筛两平移两转动并联机构的运动学分析

为适应不同作物清选的需要,提出了一种可满足多种作业需要的空间振动筛思想.并设计了该振动筛的主体机构.该振动筛采用四自由度并联机构作为主体机构,能方便地调节振动筛的振幅和振动方向.该并联机构包含4条支路,其中2条支路为R-R-P型结构,另外2条支路为R-R-R-R-P型结构.以该机构的动平台为振动筛的筛面,能实现2个方向的移动,以及绕2个方向轴线的转动.应用转换矩阵对该机构进行运动学建模,并给出了该机构运动学的正解和反解.结果表明可以将此机构应用于振动筛.     

基于改进蚁群算法的3-PPR并联机构位置正解研究

针对3-PPR并联机构位置正解问题,运用螺旋理论计算其自由度,并分析其运动特性,同时通过解析法构建该并联机构的完整运动学逆解。将并联机构运动学正解问题的求解转化为对目标函数优化问题的求解,并基于此建立该并联机构正解的目标函数优化模型。通过对基本蚁群算法进行有效的改进,构建了可用于求解连续优化问题的改进蚁群算法。运用该算法求解3-PPR并联机构的运动学正解并进行Matlab仿真分析,对比传统数值方法和改进蚁群算法,证实该算法具有良好的全局寻优能力,并能避免初值和局部最优值对计算结果的影响,可有效应用于求解并联机构的位置正解问题。     

步行式水稻插秧机

由浙江理工大学赵匀教授领导的课题组研制的步行式水稻插秧机机型较小,成本较低,非常适合于小田块、山区或丘陵地区作业,有助于解决水稻生产机械化中“瓶颈”问题,可用于普通稻和超级稻机械插秧。后插旋转式分插机构是这种步行式插秧机的核心工作部件,该机构工作平稳,振动小,有利于提高插秧质量;目前在国际上广泛使用的都是曲柄摇杆式分插机构,该机构工作振动大、不平稳。     

拖拉机加载试验台浅析

把拖拉机行走系的直线运动转化为轴的旋转运动,由测功机对行走系加载,进行模拟拖拉机的作业工况试验。     

新型曲柄连杆机构运动学模型的研究

提出一种用于内燃机的新型曲柄连杆机构,建立了该机构的运动学数学模型,并编制了计算机程序。根据程序输出结果对新型曲柄连杆机构的活塞运动规律进行了重点分析。结果发现,经过改进的新型曲柄连杆机构具有明显的活塞运动的非对称性,并简析了这种新特性有可能对内燃机工作过程产生的影响。     

玉米收获机组合式指形拨禾机构设计与仿

玉米不分行收获的技术关键是如何实现茎秆的有效导入.在分析现有不分行玉米收获机割台结构的基础上,对指形拨禾机构提出了改进方案,将拨茎轮和拨穗轮独立安装,拨穗轮靠近螺旋输送器.拨茎杆为直杆,拨穗杆为弯杆,两者偏心安装方向相反,转动方向相同.拨穗轮后移,可改善对果穗的输送效果,避免与拨茎杆发生干涉.改变拨茎杆的偏心方向,可增强对茎秆的拨送能力,增加拨禾的有效范围,从而提高了对不同玉米行距的适应性.通过对茎秆运动仿真实现算法的设计,在Matlab环境下进行模拟试验,探讨了茎秆运动规律,对改进方案进行了分析验证.建立了拨穗杆的曲线方程,为样机开发提供了理论依据.     

特殊情况下直线机构解域分析与综合方法

当给定鲍尔点与机架共线、瞬心点与一个机架点重合时,曲率驻点曲线退化成两条直线,在其中与机架垂直的直线上任意给定一个连架杆,即可综合出一个四杆直线机构。提出了直线机构综合公式,并根据曲柄机构存在条件,推导了曲柄解域计算公式。以一个固定铰链点为坐标原点,在整个机构坐标平面内绘制出曲柄机构解域图,讨论了其中一些特殊点的机构综合问题。根据不同的设计要求确定评价函数,自动计算生成可行解域图及其局部和全局最优机构解。实现了机构综合的可视化和自动化,解决了传统机构优选的盲目性和效率较低等问题。     

涡轮出口旋流对扩大管压力回复性能的影响

为了研究涡轮出口旋流动能对入口锥角较大的直线型扩大管压力回复性能的影响,采用数值仿真的方法对其流体力学机理及规律进行探讨.选用可动翼灯泡贯流式水轮机作为研究对象,经水轮机进水管入口、固定导叶、导水机构叶栅、涡轮至尾水管（扩大管）出口实施了三维整体流动数值计算,计算了多运行工况下尾水管压力回复系数Cp,水力损失和比水能损率δD,得到了直线型扩大管内最优旋回动能与最大压力回复性能之间的流体力学关系,进而对于尾水管的水力性能进行了预测.提出了新定义的尾水管出口动能歪曲度Iek,进行了不同旋回入流条件下尾水管内部流动动能的比较.结果表明：Iek和Cp存在一定规律的内在关系,当尾水管动能歪曲度Iek具有最小值时,尾水管压力回复系数Cp最大、比水能损率δD最小.新提出的Iek可作为可动翼贯流式水轮机直线型尾水管内含旋回流动流体品质的评价指标.     

气动柔性关节仿生六足机器人步态规划与运动性能研究

采用自主研发的气动多向弯曲柔性关节设计了一种仿生六足机器人。该机器人外形类似蜘蛛,利用腿部柔性关节在气压下的形变进行驱动。针对机器人腿部运动的特点,采用三角步态法,规划了机器人的行进和转弯步态,进行了仿真和实验。依据关节形变机理,建立了机器人运动学模型,确定了本体和足部位置关系,分析了机器人的步距、转角和整体速度,并通过实验加以验证。利用3D运动捕捉系统进行了机器人运动学实验,获得了机器人足部工作空间,分析了在不同气压、步频和负载条件下机器人的运动性能。实验结果表明,按照规划步态,通过气压控制系统协调腿部运动,机器人可实现前进、平移和转弯等功能。该机器人最大运动速度为100 mm/s,可负载能力为0.5 kg。     

3-PRC并联机构的运动轨迹规划与仿真

利用螺旋理论对具有三角平台的3-PRC并联机构进行了运动性分析,应用并联机构逆运动学分析理论,对3-PRC并联机构动平台的运动轨迹进行了分析研究。由齐次坐标变换公式推导出其运动学反解计算公式,进而确定了动平台上某一点按预期轨迹运动时应在原动件上施加的运动规律。最后,借助UG创建了该机构的装配模型,通过ADAMS仿真对所规划的运动轨迹进行了验证。     

农用开放式智能移动平台研制

研制了一种作为农田智能化作业前提和基础的农用履带式智能移动平台。该平台主要包括机械系统和控制系统。移动平台能够实现田间自主导航,且具有一定的开放性,可满足农田多种智能化作业的要求。用VC++6.0编写了自主导航控制程序,开发了人机交互界面。样机在江苏省丰县果园进行了导航实验。结果表明:在组合导航模式下,该智能移动平台自主导航性能稳定,直线路径最大跟踪误差为0.05 m,曲线路径最大跟踪误差为0.11 m。     

气泡在横流中的几何及动力学特性

为研究横流中气泡的几何特征和动力学特征,采用向循环水洞中通气的方法形成气泡,利用高速摄像技术对气泡的形态及演化过程进行采集,并基于MATLAB软件编写特定算法,对获得图像中的气泡特征参数进行提取.对气泡的初生形态、受力分析、运动轨迹、上升角度、尺寸与脱离频率进行分析,并获得了气泡终速度和当量直径的线性关系,通过量纲一数的分析,将气泡纵横比与韦伯数相关联,得到以下结论:随着雷诺数的增加,气泡脱离尺寸减小,脱离角度增加并且脱离频率呈线性增加趋势;气泡运动轨迹与静水环境中相似,分为直线段和振荡段,上升角度变化呈正弦规律且随雷诺数增加而逐渐稳定.轨迹随着水流速度的上升逐渐倾斜接近于直线,振荡段摆幅降低;气泡的终速度随着当量直径的增加迅速减小,小气泡的速度上升速度较快;高雷诺数下气泡形变与表面张力的关联可以忽略.     

三平移并联机器人步进电动机闭环控制

对自主开发的新型三平移并联机器人进行了位置分析，设计并建立了以DSP为核心的并联机器人步进电动机闭环微机控制系统，利用VC 6．0设计了机器人系统的控制软件。实验结果表明：由于系统采用的步进电动机体积小、转矩大、转速范围宽，因而简化了机械设计，减小了机器人系统的体积，实现了并联机器人运动轨迹的高精度控制。