3自由度空间并联机器人机构设计与分

提出了一种新型3自由度空间并联机器人机构,机构动平台具有两个移动和一个转动自由度.基于螺旋理论对机构的运动输出特性和自由度进行了分析与计算,推导出机构的位置和速度解的解析表达式,讨论了机构的奇异性和灵巧性.由于映射输出一输入速度矢量关系的Jacobian矩阵为单位阵,所以此机构为无奇异完全各向同性并联机构,故该机构具有良好的运动、力传递性能和潜在的应用前景.     

多自由度快速响应精确定位式泡沫—水两用消防炮台机构设计与研究

针对消防炮台及管道的射流试验问题和炮台设计,对消防炮台射流特性进行简单分析,对水流实验中可能会出现的影响因素进行分析研究,根据流道截面、进口压力、炮身直径3种不同的因素,从多个角度提出防控措施,为保障消防管道水试验的实施奠定基础,设计泡沫—水两用消防炮台。研究表明:圆形流道在炮头处的流速更加平稳,射流更稳定;进口压力增加时,流道压力增加,稳定性减小;通径为60 mm时,水炮性能和制造成本的结合点最佳。     

5自由度空间并联机构运动学优化设计

定义了一种能综合评价不同位形下并联机构灵巧度的指标——平方平均灵巧度系数,分别考察了4-UPSRPS空间并联机构的定平台和动平台上铰链点的分布角、定平台铰链点分布圆的半径以及动平台铰链点分布圆的半径对平方平均灵巧度系数的影响规律,并据此对这些参数进行优化设计,得到该并联机构定平台铰链点的均布角为π/2,动平台铰链点的均布角为2π/5,定平台上第1个铰链点到定坐标系原点的距离为650 mm,定平台上其余4个铰链点分布圆的半径为800 mm,动平台上铰链点分布圆的半径为160 mm。仿真结果表明,经过优化设计,4-UPS-RPS空间并联机构的平方平均灵巧度系数指标比优化前明显增大,运动学性能得到了较大改善。     

脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计与试验

针对北方播种玉米的垄作区内存在一些不适合全机械化播种机工作的特殊地块,设计了一种脚踏式播种机,核心部件是摆动前推机构。根据不同垄宽和株距,设计了由摆动前推杠杆和限位槽组成的摆动前推机构;通过分析摆动前推机构的运动特点,建立空间笛卡尔坐标系,求解摆动前推杠杆两端点的相对坐标,确定杠杆长度和限位槽关键结构参数。田间试验表明:在垄株距分别为350mm×270mm、380mm×300mm和400mm×3 3 0 mm时,垄距误差因脚踏式播种机结构的对称性及播种机支撑装置与垄形状的相似性而相互抵消,株距误差分别为7.44%、5.13%和1.91%。脚踏式玉米播种机摆动前推机构的设计满足了农艺要求,可为便携式脚踏播种机的设计提供参考。     

4-UPS-RPS空间5自由度并联机构运动学分析

提出了能实现三维转动和二维移动的4-UPS-RPS空间5自由度并联机构,并对该机构进行了运动学分析。4-UPS-RPS并联机构包含5条分支,其中4条分支为U-P-S（虎克铰-移动副-球副）型结构,1条分支为R-P-S(转动副-移动副-球铰)型结构。建立了该机构的位置反解数学模型,推导出了该机构的速度雅可比矩阵和加速度分析表达式,求解了该机构的位置反解、速度和加速度,并采用ADAMS软件对机构的运动学进行模拟仿真,仿真结果表明理论分析结果完全正确,为该并联机构的实际应用奠定了理论依据。     

搅拌式农药喷洒机的设计与工作原理

近年来,受自然环境的变化和农业生产模式的改变,一些外来物种的侵蚀日渐突出。农业病虫害发生面积也呈现出增长的趋势,病虫害制约了农业粮食生产和林果质量的发展。伴随着土地流转和农业生产经营的步伐加快,农业生产经营也向着连片种植和大面积发展,大型机械装备随之升级优化。但还有一些规模较小、面积少的农业生产仍然依靠小型喷雾器人力完成植保作业,且雇佣人工作业的成本也逐年升高,这就导致了农业生产对机械化植保设备的需求量也急剧增加。因此,在甘肃省科技计划项目的资助下,笔者结合当地实际,设计了一款适用于普通老百姓小面积作业使用的搅拌式农药喷洒机,可在一定程度上促进农民增收。     

无耦合3自由度并联机构的设计与分析

提出了一种无耦合二移动一转动3自由度空间并联机构,分析了其位置和速度的正、逆解析解,讨论了机构的灵巧性.该机构的雅可比矩阵为3×3阶对角阵,在所允许的整个工作空间内不存在奇异位形.通过将机构第3条支路的主动P副用2个轴线平行的转动副替换,得到一种2T1R型并联机构.该机构的雅可比矩阵为3×3阶单位阵,且其行列式的值恒等于1,因此机构在整个工作空间内表现为无奇异完全各向同性.因而所提出机构具有良好的运动学性能.     

基于拓扑理论的变自由度机构分析与设计

在分析变自由度机构功能的基础上,应用拓扑理论对该类机构自由度变化的过程进行了构态描述,并对变自由度机构自由度变化前后的机构结构进行了分析和对比,找出了影响运动链结构变化的规律,从深层次揭示了变自由度机构的结构特点,同时为变自由度机构的综合、选型和应用提供了理论依据。根据变自由度机构的特点综合出该类机构的设计步骤,并设计了一种新型的机械抓手机构。     

定位喷洒式系统的设计喷灌强度

在喷灌系统的规划中,确定喷灌强度是一项至关紧要的工作。喷灌强度过大,地面将积水或产生径流,土壤结构亦被破坏,喷灌保土保肥的作用洽成相反;喷灌强度太小,喷水效率就要降低。管道也要加密,投资和运行成本相应都增高,经济上不合算。因此在设计中切不可草率从事。通常,喷灌强度都是用土壤入渗速度来控制。对于土壤入渗速度,一般沿用以筒测法所得之“稳定值”,由于此时水向土中入渗是在水层的压力作用下进行的,也不存在水滴的打击破坏效用,和喷灌条件下的土壤入渗速度相比有明显的差别,因此国内外均对此进行研究,目前有不少研究已具备了实用价值,可供规划设计时参考。另一方面是喷灌强度问题。根据近两年来的了解,国内有不少喷灌系统在计算喷灌强度时是用单喷头公式,或者是用国外现仍沿用的计算公式。计算值常常不符实际,实测喷灌强度不是过大就是甚小。过大的产生了地表径流,甚小的降低了效率,多用了管道,与此同时也限制了喷头的使用范围。因此,本文拟为喷灌强度的计算,提供一个较为符合实际的方法。由于定喷式喷灌系统中,管道式数量最大,且具有代表性,所以叙述就先局限在此范围之内。为了便于阐述和分清概念,把根据设计参数(如布置间距、工作压力、喷头型号、喷咀直径等)计算所得的喷灌强度称为设计喷灌强度,由于喷灌水不可能全部落于地面,多少要有一些损失,实测的平均喷灌强度理应小于(至多接近)设计喷灌强度。所以设计喷灌强度可理解为系统在设计条件下正常运行时所可能产生的最大的平均喷灌强度。     

自动折叠喷洒臂的设计及运动学特性

为了解决当前卷盘式喷灌机所配套的喷灌车自动化水平较低的问题,设计了一种基于电动缸驱动的自动折叠喷洒臂,并在喷洒臂之间连接处设计了一种当喷洒臂完全展开时能够实现自密封的端面密封铰链.基于喷洒臂完全折叠时收拢于车架两侧,完全伸展时铰链左右铰合密封等特征建立各杆件参数约束方程,确定了喷洒臂的各杆件尺寸.通过矢量方程法对喷洒臂进行运动学分析,以电动杆推杆的转角、位移、速度、加速度为输入量,各杆件的角位移、角速度、角加速度为输出量,通过Simulink搭建喷洒臂的运动仿真框图并进行分析.结果表明:完全折叠时,喷管1与水平方向呈90°夹角;伸展过程中,各喷管运动平稳,且始终保持在水平直线方向;完全展开时,3个喷管转动90°,且各喷管铰接处完全闭合不发生水泄漏现象,说明设计具有一定的合理性.     

摆动式树木涂白装置的仿真设计与制造

针对当下人工树木涂白效率低下,对树木的涂白不均匀等问题,设计了一种摆动式树木涂白装置,依据树木涂白的流程,利用装置的开合机构、收绳提杆机构来实现对树木的涂白。运用三维建模软件SolidWorks建立三维模型,导入到Adams对该装置进行仿真分析,同时对所制作的实物样机进行涂白试验。试验结果表明:装置在给树木涂白时相比人工涂白完成率高,涂白时间短,有效解决了人工树木涂白效率低、涂白时间长的问题。     

高架草莓摆动式小型施药机设计与试验

针对温室高架草莓的机械化施药需要,在对高架栽培环境、草莓植株特性和病虫害防治等调研的基础上,设计开发了高架草莓摆动式小型施药机。利用CFD仿真模拟技术对不同竖直施药角度和辅助风速进行雾滴群体沉积运动模拟仿真实验,结果表明:风速越大雾滴沉积距离越远,角度越大雾滴沉积距离越远,雾滴在空间内的运动轨迹可以看作是圆锥形雾柱;喷筒角度在10°～50°、风速为12m/s时,雾滴沉积密度最大,且纵向喷幅范围最广,喷幅范围为0.5～5.1m。进行了棚内实地喷雾试验,结果表明:雾滴沉积量随风速增大而增大,沿纵向方向呈"近大远小"的分布特点,沿横向方向呈周期性"波浪线"分布,在0.5m/s行进速度和15°/s喷筒摆动速度下,雾滴横向沉积均匀性和覆盖率最佳。     

多自由度剑麻收割机的设计与仿真制造

剑麻是一种广泛使用的硬质纤维的主要来源,被广泛的运用到各种行业,需求极大;但其收割现以手工为主,且因剑麻自身带有刺,加大了收割的难度,降低了效率。为解决剑麻的纯手工收割收割困难以及效率低的问题,提出一种多自由度剑麻收割机的机械,并申请了国家发明专利,得到授权。本文将运用UG、Sdams以及Mat Leb对该机械进行改进设计与仿真分析,并试制实物机械进行试验。试验结果表明:该机实现了剑麻收割的半自动化并提高剑麻收割的效率,可满足现行各行各业对剑麻的需求量。     

多自由度自锁式香蕉收割机的设计与仿真

针对大规模香蕉种植基地香蕉收割机具的研发比较缺乏的现状,设计了一种多自由度自锁式香蕉收割机。该机主要由动力系统、进给系统及收割系统等组成,手动与电动混合操作方式,既可作为收割机,同时又可作为小型运输机及牵引机使用。采用三维造型软件Solid Works对其建立模型,并对关键结构进行相应的运动仿真。结果表明:该机设计满足工作要求,可为其他类似农作物收割机具的设计提供参考。     

多自由度百香果采摘装置的设计与试验

近年来,百香果种植业发展迅速,越来越受到大家的喜爱,市场前景广阔。对种植户来说,百香果的采摘仍为人工采摘,效率低下、耗费大量人力。针对以上问题,设计了一种多自由度百香果采摘装置,解决了采摘难、采摘耗时等问题,填补了市面上百香果采摘装置的空白。利用UG和ADAMS对装置进行模型建立和运动仿真分析,根据设计原理制作出物理样机并进行了试验。试验结果表明：与人工采摘相比,装置能有效地提高百香果采摘效率,操作简便,可靠性高。     

蔬菜移栽机平动滑移式取苗机构设计与实现

根据穴盘苗自动取苗工作要求,设计了一种平动滑移式取苗机构,该机构由水平滑移装置和竖直提升夹苗装置构成,水平滑移装置为直线模组系统,竖直提升夹苗装置由无杆气缸驱动多针取苗末端执行器形成。在控制系统控制下,该取苗机构能代替人工完成从穴盘中垂直取苗、平移送苗和竖直投苗动作。     

复杂摆动式豌豆胚皮分离机设计

针对淀粉行业急需对豌豆脱皮后的豆胚与豆皮混合物进行分离这一现状,设计了一种复杂摆动式豌豆胚皮分离机。为此,在介绍了分离机结构原理的基础上,对其驱动功率和曲轴转速等总体参数进行了设计计算。该分离机的分离盘从靠近曲轴端的回转运动逐渐转变为靠近调节板端的往复摆动,以带动物料做复杂摆动动作实施分离,保证了豆胚与豆皮的分离效果。设计后的分离机完全能够满足规模淀粉企业的使用要求。     

往复摆动式水田机械除草机的设计

目前水稻除草作业主要以化学除草为主,通过植保喷雾机械完成,防治效果较好.但大量使用除草剂对农田土壤造成严重污染,同时也带来了食品安全问题.人工除草劳动强度很大,且效率低.如何既有效控制杂草,又能减少除草剂的施用并且提高作业效率,成了目前水稻耕作业急需解决的问题.文章设计了一种往复摆动式水田机械除草机,整体结构由往复摆动...     

微型双自由度全柔性五杆机构设计与分

分别采用伪刚体模型和拟柔性模型对双自由度全柔性五杆机构进行了分析,建立了不完全分布柔度全柔性五杆机构的伪刚体模型和拟柔性模型,推导出外载荷与位移关系的一般公式.设计了一微型对称全柔性五杆机构,利用刚性五杆机构几何关系和迭代程序,给出了该机构拟柔性模型的理论计算结果,同时用ANSYS对该实例进行了分析.通过实例的理论计算和有限元分析结果的比较,验证了理论推导的正确性,同时也验证了拟柔性模型分析方法的有效性.     

基于MATLAB的多自由度机构筛分机动态性能研究

筛分机的激振方式直接影响散体粘潮湿性物料的筛分效率。通过MATLAB中SimMechanics对一种多自由度激振筛分机进行了动力学响应分析,得出了该种型式筛分机的工作特点。并指出用SimMechanics进行机械动力系统运动仿真的优点。