基于CATIA的平地机前桥优化设计与仿真

为优化平地机前桥复合运动空间结构设计,分析前桥结构及各部件运动副关系,抽象出前桥机构模型。采用CATIA的数字样机(Digital Mock-Up,DMU)模块建立平地机前桥运动学模型,通过对模型施加符合运动方式的运动副和驱动命令实现运动学仿真,获取内、外侧车轮转向角度关系及前桥复合运动时转向油缸参数变化关系,为前桥油缸参数确定提供基础。同时创建前桥轮胎等关键部件的包络体,并进行动态间隙分析,为前桥与中松附具等空间结构设计提供参考和依据。     

一种箱式结构清扫臂的尺寸优化及轨迹规划

为克服工作空间受限的箱式结构不易清扫的问题,以实验室现有的气箱为清扫对象,设计了一种箱式结构清扫臂,并依据优化设计的思想,以箱式结构清扫臂的工作空间最小为优化目标,确定了基杆的最优长度和基杆与箱体壁的最优夹角;同理,在各臂转到同一条线上时,以清扫臂对各个关节的转动惯量最小为优化目标,得出各臂的最优臂长;最后,根据箱体的尺寸和结构规划了一条清扫路径,并基于路径各个部分的特点分别在关节空间和笛卡尔空间进行了轨迹规划,最终导出整条轨迹的运动学方程,以此进行运动学验证和仿真.     

加筋土结构外部稳定设计分项系数的计算

按结构设计分项系数的确定方法,优化计算出加筋土结构外部稳定的作用和抗力设计分项系数,并将其应用于实际工程验算,其结果表明是合理的,可为加筋土结构基于概率极限状态设计方法的规范修订提供一定的依据和参考.     

虚拟人的运动建模与仿真

依据人体的关节连接体层次结构,将各肢体抽象为简单的刚性几何实体,并运用VRML构建了人体骨骼模型的样本.各肢体的骨骼模型可在此样本模型的基础上经变换而获取;为了描述人体骨骼模型中各关节之间的相对位置和姿态的变化, 本文定义了3类坐标系,并详细论述了求解各关节点运动参数方法;最后利用VRML构建了一个虚拟人体骨骼运动的实例.     

加筋土结构内部稳定设计分项系数的计算研究

笔者按结构设计分项系数的确定方法,优化计算出加筋土结构内部稳定的作用和抗力设计分项系数,并将其应用于实际工程验算,其结果表明是合理的,可为加筋土结构设计规范的修订提供一定的依据和参考.     

交错桁架结构抗剪连接件的设计与构造

为推广应用钢结构交错桁架体系,采用理论分析及数值计算方法,分析了交错桁架结构楼板与钢弦杆连接的抗剪连接件的工作机理.通过算例,介绍了抗剪连接件的合理设置方式、类型及数量的确定,并给出了交错桁架结构抗剪连接件的基本设计方法.     

鱼脊型泥石流水石分离结构中格栅跨度的研究

鱼脊型水石分离结构是一种新型泥石流防治结构,为了使该结构具有最佳粗颗粒分离效果,必须确定水石分离格栅跨度的合理修建尺寸.通过理论分析建立了格栅跨度的理论计算公式,并得到格栅合理跨度的判别条件,即从引流坝引流口侧面流出的泥石流体中,粒径大于设计分离粒径的颗粒沿格栅滑落的时间等于其余泥石流体透过格栅的时间,然后利用模型试验对理论公式进行了检验与修正.假设泥石流在格栅上运动时仅受重力作用,根据上述判别条件得到格栅跨度与引流口宽度、引流口溢流深及格栅坡度3个参数有关,并建立了相应的格栅合理跨度理论计算公式.结果表明格栅合理跨度的理论计算值与实测值呈良好的线性关系(相关系数达到0.93),且实测值为理论计算值的1.53倍,说明理论计算值可以用该系数进行修正,据此建立了工程设计中格栅跨度修建尺寸的计算方法.      

隧道系统锚杆设计计算理论研究

隧道系统锚杆的设计大多采用工程类比法,没有充分考虑到围岩对支护结构的影响.隧道围岩和支护结构作为一个统一的整体,二者共同组成"围岩-支护"体系参与作用,并通过承压拱机理,对隧道系统锚杆的设计计算理论进行研究,从而确定其合理参数,降低建设成本。     

非圆齿轮在正弦机构中的应用及仿真分析

为了满足正弦机构特殊的运动输出曲线,在其输入端设计一对啮合的非圆齿轮.根据非圆齿轮齿轮节曲线方程和插齿加工原理确定其齿廓方程,利用数值算法和Solidworks建模得到非圆齿轮的三维模型,导入ADAMS后通过ADAMS软件进行运动学仿真,仿真结果表明非圆齿轮传动使正弦机构达到特殊的运动输出.     

隧道系统锚杆设计计算理论研究

隧道系统锚杆的设计大多采用工程类比法,没有充分考虑到围岩对支护结构的影响.隧道围岩和支护结构作为一个统一的整体,二者共同组成"围岩-支护"体系参与作用,并通过承压拱机理,对隧道系统锚杆的设计计算理论进行研究,从而确定其合理参数,降低建设成本。     

动车组玻璃钢车头及联接结构建模方法研究

对某型动车组玻璃钢车头模型进行合理简化,依据EN12663-2010标准确定载荷工况,完成对玻璃钢车头及其联接螺栓的强度校核.通过两种建模方案的对比,确定玻璃钢车头的合理的建模方式.计算结果表明:玻璃钢主结构及连接螺栓均满足设计要求,以壳单元和梁单元来建模与实体化建模结果无明显差异且节省计算时间.     

加筋土结构外部稳定设计分项系数的计算

按结构设计分项系数的确定方法，优化计算出加筋土结构外部稳定的作用和抗力设计分项系数，并将其应用于实际工程验算，其结果表明是合理的，可为加筋土结构基于概率极限状态设计方法的规范修订提供一定的依据和参考。     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

脊柱手术机器人的设计和仿真

根据手术的需要合理分配脊柱手术机器人的自由度,设计了一款七自由度的脊柱手术机器人,运用Creo设计软件建立了脊柱手术机器人的三维模型.利用MATLAB Robotics Tools建立机器人的三维运动学模型,对机器人进行运动学和轨迹仿真分析,得到脊柱手术机器人的末端位移曲线图和关节加速度曲线,并用蒙特卡洛法对脊柱手术机器人的工作空间进行仿真,仿真结果表明所设计的脊柱手术机器人运行平稳,安全可靠,可以达到脊柱手术所需要的工作空间.     

动感赛车运动控制装备的模拟实验分析

基于科学有效的3D动画-玩家-赛车运动机构的交互机制和接口方法,借助于Solidworks和ADAMS两个软件实现了对动感赛车的建模和虚拟样机的建立.对动感赛车在不同虚拟路况下实行不同的运行方式,建立其运动学方程,并进行了运动学的分析研究,确定主要实验参数,完成动感赛车运动控制平台的模拟实验与数据分析.     

面向末端刚度提升的机器人手臂关节角路径优化

针对六自由度串联关节机器人手臂,采用D-H法对手臂的操作空间进行了描述,得到了正、逆解运动学模型,建立了机械臂运动学方程.在各运动角度优化指标下,优选末端关节角度来增加手臂的刚度和稳定性,从而实现机械臂路径规划的优化.引入目标函数和遗传算子,提出了一种基于遗传算法的多目标机械臂路径规划算法.通过Matlab工具箱进行仿真验证,证明了该算法的有效性与可行性.     

双SCARA机器人运动模型仿真与控制系统

针对2台SCARA机器人协调运动时的干涉问题,运用D-H法建立双机器人连杆坐标系及其正、逆运动学方程,确定双机器人间的坐标变换关系。运用Robotics toolbox工具箱建立双机器人关节模型,使用蒙特卡罗法求出双机器人协调工作空间,制定双机协调工作任务,编写了PLC程序,并利用C#开发双机器人运动控制上位机,对双机器人避让策略进行设计。运行结果表明：该系统可实时显示双机器人的末端位置,实现有效的避让,运行精度在1 mm以内。     

大跨度PC连续梁桥孔道摩阻系数测试研究

通过现场试验合理确定预应力混凝土桥的孔道摩阻系数,对工程的设计和施工都有着重要的指导意义.通过对容桂水道特大桥预应力混凝土连续梁桥纵向预应力束孔道摩阻的测试,并加以数据分析,得出合理的孔道偏差系数和摩阻系数,所得结果较设计值略大,能较好的反映工程实际情况;其结果对该桥的应力和变形计算、结构的施工控制,提供了可靠的数据,对确保施工质量有着重要意义.     

复合人行道板上人体跌落的动力有限元分析

水泥混凝土道面材料刚度大,人体跌落其上有潜在危险.应用动力有限元程序建立了包括刚柔复合结构以及人体的三维有限元模型,分析了加铺橡胶板材水泥混凝土道面的冲击性能.根据分析模型中各对象的材料特性与分析目的确定材料模型假设,路面结构采用线弹性材料模型、橡胶板材采用Mooney-Rivlin材料模型假定、人体采用双线性硬化材料模型.人体跌落冲击的仿真结果表明人体在与路面冲击碰撞后回弹位移很小,说明材料模型假定及整个仿真分析可以合理地模拟实际的冲击过程.通过冲击时间、人体的冲击加速度及应力的对比,表明在水泥混凝土人行道面上加铺橡胶板材对于保护行人安全有明显作用.     

6自由度喷涂机器人的设计与仿真

根据动车车体腻子刮涂自动化的需求,研究设计了一种适用于喷涂大型工件的机器人,确定了机器人的6个自由度,绘制出机器人二维简图,推导出运动学正逆解,通过Matlab建立了机器人的三维模型,然后进行了轨迹的仿真,仿真结果表明,轨迹没有出现波动和奇异性,整体和各个关节的运动曲线也比较平稳、响应快速,能够达到工艺的要求;运用蒙特卡洛方法求解出机器人的工作空间,仿真结果的点云图验证了所设计的机器人工作空间能够涵盖整体的需要喷涂的工件.