移液器吸头自动送料机构设计与仿真

针对目前移液器装载机的欠缺，课题组设计了一种新型吸头自动装载系统。采用模块化的设计思想，设计了自动送料机构的3个模块：自动送料模块、输送模块以及装盒模块，实现了吸头的自动整理上料；采用解析法分析了凸轮的运动理论以及吸头的输送过程；采用ADAMS虚拟样机技术对自动送料和输送过程进行了仿真分析。仿真结果表明该吸头自动送料机构能够满足吸头自动装载的应用要求。该装置不但适用于移液器吸头的自动送料，对其他小零件送料也有一定的借鉴意义。     

并联式太阳跟踪机构设计与尺寸优化

为实现聚光光伏系统的高效跟踪作业，课题组提出了一种可用于太阳跟踪，且具有刚度高、解耦性好及结构简单特点的2 DOF U RRU RUS并联机构。首先，运用螺旋理论对并联机构的自由度进行了验证；其次，根据并联机构的几何约束条件构建了运动学逆解模型，并通过对速度雅克比矩阵进行分析可知该机构为解耦机构；然后，基于太阳方向角与机构欧拉角的映射关系，采用数值离散搜索法得到了并联机构的工作空间，并提出了一种工作空间评价指标；最后，基于聚光光伏系统对并联跟踪机构的性能要求，以机构的灵巧度和工作空间指标为尺寸优化的目标，采用遗传算法对主动杆、从动杆和动平台的尺寸进行多目标优化。结果表明优化后并联机构的灵巧度和工作空间都有所提升。虽然优化后并联机构的工作空间在高度角为0°~30°的区域并未完全覆盖太阳轨迹区域，但未覆盖的面积集中在一天中辐照度较低的区域。     

全自动牙刷柄送料系统设计

针对目前牙刷制造中使用自动送料机构为植毛机输送牙刷柄时，存在控制能力差，无法保证牙刷柄在植毛之前的位置、正 反以及刷头朝向的绝对一致性等缺点，采用模块化、层次化的设计思想研制了一种基于PLC的全自动牙刷柄送料系统。设计了用于加强牙刷柄位置控制的分拣上 料模块和调头翻面模块，并介绍了各模块之间的机械构造；设计了一种基于声波检测的吹气检测机构；设计了整个系统的控制模块，阐述了伺服控制技术及系统 程序设计。实验结果表明该系统不仅可靠性高，且大大节省了牙刷的制作成本。该系统能改善牙刷成品的自动化生产工况，提高生产效率。     

入口射流角度对通风方腔内流动的影响

用数值方法探讨了入口射流角度对顶部对称送风方式的方腔内流动的影响.计算的物理模型为固定宽高比为1,进风角度θ分别取20°,45°,70°,90°,110°,135°及160°.计算结果表明,不同的射流角度对通风方腔内流动的影响是明显的.随进风角度的变化,在不同的控制参数下,方程的解呈现多样的、不稳定的非线性特征,可归结为定常解(稳态解)、周期性振荡解、非周期性振荡解.在选定的计算参数下,当进风角度的变化范围在20°≤θ≤160°时,考虑纯强制对流,θ为135°的流场最先失稳振荡;考虑自然对流的作用,θ为70°的流场最易失稳振荡.     

水平管降膜蒸发器管外膜状流流动特征研究

为了探究水平管降膜蒸发器管外液膜分布的优劣对其传热性能的影响,课题组建立了水平管三维模型对管外膜状流流动进行数值模拟,得到液膜沿水平管轴向和周向的分布规律,并对膜厚波动幅度Δ进行研究;分析了流量、布液高度及管外径对管外液膜厚度的影响。结果表明：当周向角度一定时,液膜厚度沿水平管轴向小幅波动;膜厚波动幅度Δ在θ为10°~20°时逐渐减小,其最大值为0.168 62;在θ为150°~170°时逐渐增大,其最大值为0.362 91;当θ为20°~150°时,膜厚波动幅度Δ＜0.075 00,液膜流动呈现平稳发展的趋势。研究表明液膜沿水平管周向流动可划分为3个区域：θ为10°~20°时为冲击区,θ为20°~150°时为稳定区,θ为150°~170°时为尾流区。液膜厚度随流量的增大而增大,随布液高度和管外径的增大而减小。     

用淬冷法确定饱和液氮中的池沸腾热流密度曲线

用直径为５０ｍｍ、厚度为１２ｍｍ的铜平板在液氮中进行了不同热面方位角的淬冷沸腾实验，各方位角为θ＝０°（热面向下）、１０°、２０°、３０°、５０°和９０°（热面垂直）；随着方位角的增加，临界热流密度、最小膜态沸腾热流密度及其壁面过热度相应地增加，且在方位角θ＜３０°时，θ对上述参数的影响更大；得出ｑＣＨＦ、ｑｍｉｎ与方位角的关系式．     

金属铜在100keVAr~+轰击下的溅射特性

金属铜在100keVAr~+的垂直入射和40°以及70°入射角的倾斜入射下,溅射原子角分布有较大的变化。垂直入射时溅射原子角分布关于金属表面法线是对称的;40°和70°角倾斜入射时溅射原子角分布的对称线关于表面法线分别偏离了7°和-12°产生这一现象的微观机制在于倾斜入射时入射离子所产生的反冲原子级联是非线性的。     

基于伺服运动控制的无压损送纸控制方法研究

针对目前纸箱印刷机送纸机构普遍采用拉纸辊结构，存在破坏纸板强度的缺点，笔者提出了基于取消拉纸辊的无压损送纸机构的控制方法。分析了无压损送纸机构的特点，设计了双机械凸轮结构；根据机械凸轮的结构参数及送纸轮与格栅板凸轮的运动规律计算出各运动轴运动曲线的坐标参数；采用伺服运动器拟合设计出各运动轴最优的电子凸轮运行曲线；设计了该机构基于伺服控制与PLC技术的控制系统，包含上位机控制系统以及现场控制系统。应用结果表明:该控制方法在取消拉纸辊对纸板的拉力情况下，仍能保证甚至提升送纸精度；避免因纸板受挤压而强度降低，最大限度提供纸板传送动力。该方法为解决纸板损伤问题提供了实例。     

复杂曲面数控铣削加工工艺参数优化研究

建立铣床参数优化模型,采用遗传算法进行参数寻优,得到复杂曲面切削参数的最优解;通过对铣削加工过程主要影响因素进行分析,得到优化函数和相应的约束函数;利用CAXA通过软件对计算出的理论优化结果进行模拟加工,结果表明工艺参数优化后,可以达到提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本的目的.     

喷涂机器人的喷头结构优化

在喷涂机器人自动喷塑过程中，静电装置和喷嘴内部易产生粉末涂料堆积的问题，因此课题组基于SolidWorks 2016软件建立了喷头三维模型；使用ANSYS17.0的FLUENT模块对喷头进行流体仿真分析，发现喷头内部结构设计不合理。然后对喷头进行结构优化：将静电装置中原先的单条4 mm宽度横梁改成3条按等边三角形分布的1 mm宽度的横梁，同时将内芯的圆柱体改成圆锥体；使用斜面喷嘴代替整平面喷嘴，并对斜面角度进行研究，发现45°角斜面是最合适的角度。静力学分析结果表明：改进后喷嘴内粉末不易堆积，优化设计达到了要求。     

基于响应面法的除沙料斗优化研究

料斗作为除沙车最重要一部分，影响着清理积沙的效率。为了增大料斗式除沙车的除沙量及降低最大除沙阻力，对料斗的工作参数进行响应面优化。首先，采用Box-Benhnken设计方法对料斗转速、料斗张角及除沙深度等主要因素进行三因素三水平试验设计；然后，创建关于响应目标的回归模型并进行方差分析；最后，分析各因素交互作用对响应目标的影响，通过响应面法对料斗工作参数加以优化。结果表明，对响应目标影响程度从大到小依次为除沙深度、斗张角与转速；当料斗转速为25 r/min,料斗张角为125°,除沙深度为105 mm时，除沙量达到最优值43.375 7 kg,最大除沙阻力达到最优值335.135 N。该研究可对料斗式除沙车相关设计提供参考。     

衣物自动包装机折叠机构设计与优化

针对目前衣物包装机中折叠衣物部分结构复杂，其控制系统灵敏度、协调能力低下等问题，课题组设计了一种新型衣物折叠机构。首先，基于单驱动多凸轮的传动方式提出了折叠机构的设计方案与工作原理；其次，利用解析法对机构中曲柄滑块以及凸轮轮廓的尺度参数进行分析与确定；最后，通过ADAMS软件对机构进行运动仿真，并对运动过程中的最小传动角进行优化。其优化结果表明：最小传动角相较于优化前增大62%，满足设计要求。对比传统衣物折叠机构，该机构实现了以单个原动件来完成衣物的折叠过程，具有控制效率高，传动性能好和成本低等优点。     

楼云跳马前手翻屈体前空翻转体180°和540°动作的研究

运用运动学原理，对我国著名优秀跳马运动员楼云前手翻屈体前空翻转体１８０°和５４０°的跳马动作．进行了对比和分析；在技术上，指出了它们的主要区别和特点．     

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。     

筛网倾斜式筛分装置物料运动轨迹研究

目前筛分设备大多笨重,价格较高而且不宜携带,缺乏专门针对物料制样的筛分设备。针对现存问题,设计一种用于制样的筛网倾斜式小型筛分装置,以单颗粒筛分理论为基础,对物料在筛网上的运动轨迹进行了数学推导。借用多体动力学软件ADAMS对物料在给定条件下的运动轨迹进行了仿真。通过研究发现,在筛面直径100 mm,电机转速960r/s,倾斜角度5°的实验条件下,物料从倾斜筛面高处落下后,可以在激振力作用下回到倾斜筛面高处,重复利用倾斜筛面进行筛分,达到预期设计目的。该研究成果可以弥补现有装置的不足,为后续相关研究提供参考。     

斜交角变化对斜交弯梁桥结构内力影响的计算分析

以一座斜交弯梁桥为工程背景,利用ANSYS软件建立该桥计算模型。采用结构有限元计算方法,运用参数变异法,计算在恒载和预应力作用下不同斜交角,即15°,30°,45°和60°,对斜交弯梁桥结构的边跨支撑、墩顶及跨中等关键位置产生的内力影响,对比随斜交角的变化,分析引起关键位置内力变化的规律及成因,验证了连续斜交弯梁桥空间力学分析采用板单元有限元素法的合理性,供工程设计及施工部门参考。     

基于OptiStruct的塑料手轮模态分析与结构再设计

针对某缝纫机存在塑料手轮噪声普遍高于铝质手轮的问题，课题组通过对塑料手轮进行有限元建模与模态分析，求解塑料手轮结构的各阶固有频率及与其对应的模态振型，分析其结构动态响应特性；利用OptiStruct求解器，基于提升固有频率的拓扑优化法，对该塑料手轮进行结构优化，结合手轮的实际工况与相关风扇叶片设计理论，实现对该塑料手轮的结构再设计；对改进后手轮进行相关噪声测试，噪声数值明显降低。研究表明模态分析与结构拓扑优化可以有效改善塑料手轮的结构动态响应特性，降低其工作噪声。     

秸秆收获机割刀传动机构的运动分析及仿真

为了提高摆环机构的设计效率,论文分析了秸秆收获机割刀传动机构摆环箱的结构特点及工作原理,运用矢量法建立了摆环箱的运动学方程,通过分析确定了摆臂的长度。在此基础上,建立了摆环箱的几何模型,运用Solidworks Motion对其进行仿真分析。仿真结果表明割刀的运动参数与理论计算基本符合,并且满足实际生产的需求,为后续切割性能的优化奠定了基础。     

抛雪风机的气固两相流场数值分析与结构优化

为探究抛雪风机在抛雪作业过程中内部流场的流动特性,揭示流场作用下雪的速度和浓度分布情况,优化风机结构,改善风机的抛雪性能,以自主研制的公铁两用除雪车为基础,利用CFD方法,建立了风机内部流场的气固两相流数值模型,对风机抛雪过程进行仿真研究。同时,对风机机壳形状、风扇叶片数以及叶片安装倾角等机构参数对气固两相流场和抛雪的影响进行了模拟分析与对比研究。结果表明:适当的机壳形状有利于改善流场的流动状况,提高抛雪能力;当风扇叶片安装倾角为0°、叶片数目为4时,风机内部流场流动情况更有利于积雪的抛送和减少能量的损耗。     

不同风向角下宽厚比为1∶4的矩形柱气动特性试验研究

基于刚性模型测压风洞试验,分析了0°～90°风向角范围内宽厚比为1∶4矩形柱的气动特性,得到了其风压系数、气动力系数和斯托罗哈数随风向角的变化规律。结果表明,平均阻力系数随着风向角的增大先减小后增大;平均升力系数的绝对值随着风向角的增大先增大后减小;平均扭矩系数分别在α为55°和85°时取得极小值和极大值。脉动气动力系数在α≤25°时整体较α>25°时大。斯托罗哈数在α为15°～35°和85°～90°时发生了突变现象。