二级复合抛物面聚光器(CPC)性能仿真及光伏发电实验研究

构造出一个由2个复合抛物面聚光器(CPC)叠置组成的二级复合抛物面聚光器(CPC),为改善二级抛物面聚光器(CPC)的整体性能,对影响聚光器性能的3个关键参数,采用正交试验设计、方差分析和水平搭配的方法进行分析,并确定了二级CPC的优化结构形状。运用PRO-E建立二级CPC三维模型,并导入Tracepro软件进行性能仿真分析。用氙灯作为模拟太阳光源,对一组二级CPC模型装置进行了实验测试,仿真和实验的结果表明:二级CPC的结构形状为12°/35°~22°时,聚光器有效聚光比约为2.5,有效接收角为25°左右;由该聚光器构成的聚光光伏发电系统和太阳能非聚光光伏发电系统相比,功率积分值在夏至日提升了246%,春秋分提升了252%,冬至日提升了400%。     

基于改进GA的四杆机构优化分析

选取四杆机构的最小跟踪误差和传动角与直角的偏差最小为其优化目标,建立四杆机构优化模型,并利用遗传算法对四杆机构进行优化分析。对传统遗传算法的交叉概率与变异概率进行了改进,以克服其容易陷入局部最优的缺点。通过实验分析表明,不同的权系数对优化目标具有不同的影响,所提出的改进算法比传统的遗传算法具有较高的跟踪精度和较好的运动性能,更适用于四杆机构的优化。     

一种新型虚轴机床的结构设计与位置分析

提出了以四自由度空间并联机构作为主进给机构,辅以双向移动工作台实现多坐标数控加工的一种新型虚拟轴机床的结构设计方案。该虚拟轴机床具有工作空间大、灵巧性好、位置与姿态解耦等优点。计算了主进给机构的自由度,给出了位置反解的方法,推导了位置正确的封闭方程,并给出了数值实例。     

基于少自由度主动支链的2R1T并联机构

针对空间串联机构的工业机械臂在执行加工操作任务时，普遍存在刚度强度较差、重复精度较低、能耗较高等缺点。基于3条少自由度主动支链，课题组设计了一种具有2R1T自由度的2 RPU/RPS并联机构。计算并验证了2 RPU/RPS并联机构的自由度，获得了解析形式的位置逆解，证实了该机构仅可能发生运动学正解奇异；依据课题组提出的基于边界数值搜索法的工作空间求解流程，证实了动平台具有沿X方向约80°的较大姿态转动范围；通过SolidWorks虚拟运动仿真获得了2 RPU/RPS并联机构驱动位移变化曲线。仿真结果表明：机构各驱动位移变化曲线均波动较小且在合理取值范围，说明驱动器运转平稳、能耗较低。本研究可为基于并联机构的复杂曲面工件多轴加工装备研发提供有益的参考。     

4PRR P混联加工机构运动学研究

由于平面并联机构存在着动平台灵活度低，容易产生机构奇异，工作空间小等缺点，课题组提出了一种新型4PRR P混联 加工机构。基于螺旋理论验证了机构的自由度特征，建立了机构位置逆解数学模型，确定了机构的奇异位形。采用数值搜索法求解了机构的工作空间，通过考察 各尺度参数对工作空间的影响，优选得到了机构的关键尺度参数。相关数值计算及运动仿真结果表明该机构可以解决平面并联机构存在的灵活度低、容易产生机 构奇异、工作空间小等问题。文中运动学模型及性能分析结论合理正确，相关成果可为机构动力学分析、结构设计提供参考。     

平面四杆机构优化及CAD

本文对铰链四杆机构,曲柄滑块机构及曲柄导杆机构三种常用基本型式的四杆机构推导出运动分析解析式,并在此基础上按照连架杆的对应位置函数再现、连杆角位置对应的刚体导引、连杆点的预期轨迹复演等不同形式运动要求建立优化数学模型,籍助此模型即可用优化方法进行机构尺寸的综合。     

高速工业缝纫机送料机构优化设计

为解决某型号高速工业缝纫机存在的送布效率低、易刮伤缝料等问题，课题组对其送料机构进行了参数优化设计。首先通过运动学计算，详细地分析了送料牙在运动过程中倾斜角度与主轴电机转角的函数关系；然后通过软件编程分析计算，获得送料机构零件参数的最优解；在此基础上，对其进行功能样机测试。结果表明：参数优化后的送料牙出、入针板时牙齿倾斜角度由原来的1.14°和1.30°分别减少至0.15°和0.02°，与理论计算结果相符。优化后的送料机构运行更加可靠，提高了缝纫机送布效率。     

一种新型并联机床的最优轨迹规划

提出了一种新型并联机床的最优轨迹规划方法,其过程是在参数空间进行轨迹规划,再将参数空间的运动轨迹映射到关节空间。在轨迹规划中,以雅可比矩阵条件数的倒数作为适应度函数,利用遗传算法优化了并联机床的多余自由度。仿真计算结果表明:最优轨迹规划方法既能给出并联机床加工过程中的灵巧构型,又可使得并联机床获得平稳的运动性能。     

小剂量灌装机理瓶机构优化设计

针对目前小剂量灌装机的人工上料存在效率低下、安全卫生不达标等问题，课题组提出一种基于四杆机构的理瓶机构方案。运用解析法对理料机构进行了结构分析，针对四杆机构特性创建平面简图，采用解析法针对其运行过程中的运动学理论进行分析计算；采用ADAMS软件对目标机构进行建模与仿真分析，并以四杆机构曲柄、连杆、摇杆长度为设计变量，以压力角最小为目标，各杆件之间相互关系为约束条件，进行优化设计得到最优解，使压力角减少了19.6%。优化设计有效解决了原灌装机全自动理料效率低的问题，并通过ADAMS软件对目标机构的优化设计进一步提升了传动效率。     

基于2UU UPU并联机构的4足机器人设计

针对串联4足机器人负载能力低及由误差累积导致的控制精度低的问题，课题组采用2UU UPU并联机构作为4足机器人大腿基本构型，并在动平台上添加一长杆作为小腿结构设计了新型4足机器人。首先基于修正的Kutabach Grübler公式计算单腿机构的自由度并进行验证；其次利用几何关系求解该结构的逆解表达式；然后基于结构的约束条件，借助MATLAB软件求得该并联机构的工作空间；接着在SolidWorks中建立4足机器人的三维模型；最后进行4足机器人的步态规划和仿真分析。结果表明：该机构工作空间大，运动平稳，控制方便，适合作为4足机器人腿部结构。该研究在工程上有一定的实用性。