采用键合图理论的HEV双行星排动力耦合机构功率流分析

针对双行星排式混合动力汽车由于动力耦合机构内部出现循环功率而导致的系统功率损失和传递效率下降现象,基于键合图理论,对双行星排式动力耦合机构进行优化设计。从双行星排式动力耦合机构功率传递路径和分配比重角度,分析系统循环功率流的产生机理,建立动力耦合机构不同驱动模式下的动力学模型。在此基础上,研究了各驱动模式下行星排特征参数对系统内部功率流的影响规律,确定了避免产生系统循环功率的一般条件,为双行星排式混合动力汽车动力耦合机构的优化设计提供了理论依据和参考。     

双行星排式动力耦合机构动态特性分析

以某款混合动力汽车动力耦合机构为例,综合应用UG、ADAMS及ANSYS建立双行星排式动力耦合机构刚柔耦合动力学模型;对建立的系统动力学模型进行典型工况下的仿真分析,通过分析前后排行星轮系轮齿啮合力、轴系角加速度的时域和频域响应曲线,得到该动力耦合机构在稳态(如纯电动、巡航)和非稳态(如发动机起动)工况下的动态特性。仿真结果表明:该动力耦合机构稳态工况下动态特性峰值频率主要为低频段的旋转频率和两行星排的啮合频率及其倍频;非稳态工况初期存在瞬时冲击激励,但前排行星轮系动态特性的变化对后排行星轮系影响较小。     

基于工作效率最优的功率分流式混合动力系统控制策略研究

针对一种新型基于双行星排构型的功率分流式混合动力系统,以提高系统工作效率为目标,进行混合动力系统的全局优化控制研究。基于杠杆原理,建立准确反映行星排式混合动力系统转速转矩关系的准静态模型,通过建立各部件效率模型,确定不同工作模式下的系统工作效率,并进行系统工作效率的分析。在此基础上,构建以系统工作效率最优为目标的非线性规划问题,并基于贝尔曼最优原理,采用动态规划算法实现最优控制序列的求解。仿真结果表明:在NEDC测试工况下,相较于基于发动机燃油消耗最优的控制策略,基于工作效率最优的控制策略使车辆等效燃油经济性提高了4. 13%。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

混合动力汽车耦合装置闭锁离合器动力学分析

并联式混合动力汽车耦合装置是混合动力汽车的关键部件,其性能决定了模式切换过程的平顺性和快捷性。而闭锁离合器的设计开发是混合动力耦合装置的难点之一。研究了混合动力汽车耦合装置闭锁离合器动力学特性,通过对混合动力汽车工作模式进行分析,并结合行星轮的动力学特性、行星轮杠杆受力分析图,推导出行星轮闭锁离合器的力矩计算公式,提出了混合动力耦合装置闭锁离合器设计准则,为闭锁离合器设计提供了必要的理论依据。     

仿生鳍形状与运动模式对推进性能的影响

为探究仿生鳍形状与其运动模式间的内在关系,采用非耦合隐式求解器求解非定常不可压缩NAVIER STOKES方程和连续性方程。分析相同运动学参数和 面积时,菱形、正方形、长方形和三角形4种形状仿生鳍在波动和摆动2种运动模式下产生的推进力大小;从压力分布、涡街结构等方面给出差异存在的原因,并 找出鳍面形状和推进模式之间的内在联系。结果显示：相同运动学参数和鳍面形状时,不同推进模式产生的推进力存在较大差异;同样,相同运动学参数和推进 模式时,鳍面形状对推进力也有较大影响。该研究为仿鱼推进器选择合适的鳍面形状和匹配的推进模式以实现较优推进性能提供参考。     

轮腿可变式移动机器人的结构设计

针对移动机器人在复杂多变环境下执行搜救侦察任务时机动性、越障性存在的不足，课题组提出了一种新型轮腿可变式移动机器人的设计方案。课题组通过对变径机构的设计使得机器人可以实现轮式和轮腿式2种工作模式的自如变换；采用修正的Kutzbach Grubler公式对变径机构自由度进行了分析；利用速度瞬心法对移动机器人以轮式模式工作时进行运动学求解；利用拉格朗日法建立了移动机器人的动力学模型；最后通过ADAMS软件对移动机器人进行仿真实验分析。研究结果表明：该机器人整机结构设计合理，运动平稳，具有较强的机动性与地形适应性。该研究弥补了单一运动模式的机器人在地形适应能力上的不足。     

园艺电动拖拉机驱动系统模式切换控制策略研究

为确定多驱动模式的切换点,针对园艺电动拖拉机双电机动力耦合驱动系统进行研究分析。首先,根据双电机耦合驱动系统的结构特点与工作原理,将电动拖拉机的驱动模式分为单电机驱动模式、双电机单独驱动模式,以及双电机动力耦合驱动模式;其次,对电动拖拉机在典型作业模式下的整车负载转矩进行了分析;然后,重点分析了犁耕作业下,依据选取的模式切换点,制定相应的模式切换控制策略,并对双电机动力耦合驱动模式下的双电机转矩分配进行研究;最后,搭建双电机动力耦合驱动系统仿真模型,并进行仿真验证。仿真结果表明:多模式切换控制策略有效,同时也实现了双电机动力耦合驱动模式下双电机转矩的最优分配。     

四套色印花机上下杯机构的研制

基于CAD和Pro/E软件设计一套控制印花机上下杯机构的机械手机构。机械手由传动部件、机身、臂部、手部等组成,通过对机械手的动作、功能和建模分析,建立机械手的运动学和动力学方程,进行精确求解。利用液压传动,实现机械手的自动控制过程。     

并联换向阀周向稳态液动力分析

为解除液压执行元件进回油口间的联动,降低工作过程中系统的总液动力矩,提出了一种基于双阀芯结构的负载口独立控制式并联换向阀。通过建立其数学模型及液动力模型,求解分析了该阀在3种不同工作条件下的稳态液动力特性。研究结果表明:通过2个阀芯之间的并联式配合关系,在阀芯旋转位移和轴向位移联合控制下,可降低系统总稳态液动力矩。双阀芯并联式控制方法为电液系统中负载口独立控制技术提供了新思路,其液动力矩的模型分析对此类换向阀的设计具有指导意义。     

食品检测咀嚼机器人工作空间研究

为了提高食品检测效率,改善食品检测精度,增加食品检测的客观性,文章介绍了一种基于6-UPS机构的咀嚼机器人,介绍了咀嚼机器人的结构原理,求解了机构的运动学逆解,分析了机构的工作空间影响因素,利用MATLAB编程求得机构在定姿态下的工作空间。空间轮廓图表明,该机构在定姿态下能到达人类全部真实咀嚼空间,机构设计可靠,能够模拟人类咀嚼行为对食品进行检测。     

广汽机电耦合系统(G-MC)的开发和应用

广汽集团研究院自主开发了一款机电耦合系统G-MC,该系统包含2个电机和1个离合器,具有多种工作模式。介绍了该耦合系统的方案,同时介绍了为提升系统经济性制定的效率最优控制策略,之后为体现该系统的优势选取市场同期插电式混合动力汽车进行性能对比,最后分享G-MC的开发历程、开发遇到的问题及解决方案,共同推动我国新能源汽车产业的技术进步。     

悬挂式协作机器人设计与分析

针对老年人独处晾晒衣物困难的问题,基于人机协作的特点及要求,研究设计一种悬挂式协作机器人,其主要由机械臂和末端手爪等部件组成,机械臂由两关节构成,采用Matlab软件求解协作机器人的运动空间云图;基于指数积公式,求解悬挂协作机器人的运动学方程;依据机器人的工作流程,采用UG软件对其进行运动仿真分析,求解其位移和加速度随时间的变化规律;最后,采用PLC对其进行控制研究,获取机器人的控制信号,为协作机器人的设计研究提供一种理论基础。     

伺服绞织综框驱动机构优化

为了降低纱罗组织在生产过程中的断经率，课题组以针排式伺服绞织综框驱动机构为对象，运用矢量法开展机构运动学研究。课题组建立了求解综框运动规律数学模型，并建立三维模型进行验证分析；依据绞织工艺需求，提出了综框理想的运动规律，指明现有机构缺陷；以减少钢针对经纱的摩擦为目标，创新机构构型，优化伺服电机转角相对织机主轴转角的运动规律，削弱棕框纵向运动与横向运动的位置关联度。研究结果表明：优化后针排纵向运动与横向运动在运动时间上的有效配合，能够在满足织造工艺要求的同时避免经纱与钢针的摩擦，从而减少断经，提高了纱罗织物的生产效率。     

Delta并联3D打印机运动学分析

针对桌面型3D打印机的需求,基于Delta机构设计了一种3-PUU构型并联3D打印机,建立了基于向量运算的运动学模型,分析了解析形式的运动学逆解和正解问题,利用几何法求解了打印机构的工作空间。在综合机构尺寸基础上构建了3D模型,规划了3D打印过程中典型的喷头运动轨迹,利用虚拟样机技术,在RecurDyn环境下进行了轨迹优化和仿真试验,验证了设计的合理性。     

应用改进蚁群算法的月壤采样试验机构运动学优化

为了使探月工程采样封装模拟试验能得到更加准确的数据,需要对试验装置3-UPS/PU的控制非常精确,因此针对该机构提出了一种精度很高的运动学正解算法,将求解正解方程组转化为求解最小值问题,推导出可用于求解运动学正解的蚁群算法模型,并针对连续蚁群算法存在的缺陷进行了改进。运用该算法计算了3-UPS/PU的运动学正解,并同传统Newton-Raphson做了对比,证明该算法不受初值的影响,并且有良好的全局寻优能力和较高的精度,是一种具有高精度的能高速求解机构运动学正解的高效方法,对实验的顺利进行有一定的指导作用。     

单行星排式功率分流机电耦合传动方案

当前混合动力技术是汽车节能技术的重要发展方向,其关键核心是开发一套先进的机电耦合系统。介绍了功率分流机电耦合系统的类型,阐述了行星齿轮的连接关系、能量传递方案及效率,分析丰田功率分流系统结构演变原因及存在问题,提出解决功率回流的办法及功率分流的控制方法。     

微型折叠翼设计与仿真实验分析

为了减小微型无人机的横向尺寸并在有效空间内部署更多的无人机，课题组设计了一种可用于微型飞行器的折叠翼机构。以曲柄滑块机构为基础设计了折叠翼机构，采用SolidWorks建立了折叠翼机构的三维模型；采用ADAMS对折叠翼机构进行运动学分析；以拉力弹簧为驱动进行驱动力建模，以展开时间、接触力等为评价指标对折叠翼机构进行运动学分析，得到了在特定拉力弹簧作用下的实验数据。实验结果表明：在拉力弹簧作用下折叠翼可有效展开，展开时间为0.2 s，展开性能稳定。该折叠翼应用于微型飞行器可减小微型飞行器的存储空间，并保护机翼等部件。     

毫米波宽带TWT双交错慢波结构的理论

分析了两种新型的毫米波耦合腔TWT的慢波电路-交错式梯形电路。提出了一种求解双交错梯形电路色散特性的新方法:腔场平均法,验证了此方法的正确性,并进行了数值计算。分析了影响双交错带宽的诸因素,得到了40％的冷带宽及20％的热带宽。同时对单交错和双交错电路的带宽和耦合阻抗进行了比较。     

可变面积仿生尾鳍设计及推力分析

为提高尾鳍摆动推进仿生机器鱼游动时的推力，设计了一种可变面积仿生尾鳍。建立尾鳍三维运动学模型，利用有限体积法对模型及计算区域进行离散，使用非耦合隐式求解器求解非定常不可压缩N S方程和连续性方程；采用在尾鳍表面设置漏空区域方法，研究了相同运动学参数下，尾鳍漏空区域的形状、位置和大小等参数对推力的影响，重点对比分析固定面积与变面积推力的变化。结果表明：适时改变尾鳍面积有利于提高尾鳍摆动推进力，在给定研究条件可提高20%至25%推进力；从尾鳍表面压力和周围区域流体迹线分布情况，结合尾鳍不同切面涡结构，揭示了试验结果的内在原理。该研究成果为优化尾鳍摆动推进的仿生机器鱼设计提供了参考。