旋转式吹瓶机开合模凸轮槽优化研究

针对旋转式吹瓶机凸轮机构运动平稳性差,不同尺寸高密度聚乙烯瓶合模位置存在差异,及运动过程中移动位置难以准确确定的问题,课题组建立了不同凸轮曲线的运动模型,分析了不同凸轮曲线的运动学、动力学特点,优化了现有圆柱凸轮的凸轮曲线。在摆线运动规律理论基础上以合模始末位置位移、速度和加速度及运动过程两处位移为约束条件建立了七次多项式运动规律曲线,并通过ADAMS建立吹瓶机凸轮机构模型,模拟其实际开合模的情况。仿真结果表明：优化后实现了对两处模具调节位置位移的控制,同时合模点加速度减小至17.15 mm/s,冲击点由曲线连接点转移至运动过程中,合模点处冲击明显下降。研究使旋转头开合模振动降低,满足了优化的要求,实际使用中能通过调节可适应不同尺寸瓶子的生产。     

面向工业机器人的位姿同步加减速算法

为满足工业机器人在执行笛卡尔空间下的连续轨迹控制指令时,机器人末端执行器位置轨迹和姿态轨迹光滑连续且同步规划的要求,提出一种面向工业机器人的位姿同步加减速算法。从正弦波加速度曲线加减速控制方法出发,采用最佳平方逼近法,求出了具有光滑连续曲线的加速度-时间、速度-时间和位移-时间函数。在所求函数的基础上,按照完全同步控制策略,给出了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理过程,最终得到位姿同步加减速算法。实验结果表明:相较于非对称S曲线加减速控制方法、带约束S型曲线加减速控制方法和正弦波加速度曲线加减速控制方法,以及本文所提算法的规划运动时间分别缩短了5%、5%、3.2%,时间复杂度分别降低了48.9%、50.5%、16.4%,运动曲线平滑性更好,实现了位置轨迹和姿态轨迹的同步规划处理。     

连续式精裱纸盒酒瓶装盒机设计

针对目前酒厂人工装盒效率低、生产线占地面积大的问题，课题组设计了一款连续式立式装盒机。该机采用立式环形布局，酒瓶、酒盒经整理等距后无需倾倒可直接进行装盒；装盒模块采用塔式多工位布局，8头装盒执行器相互独立无停歇完成装盒；抓取式装盒能够有效减小装盒过程产生的冲击，实现酒瓶平稳装盒；在此基础上，根据装盒动作设计了圆柱凸轮轮廓线，采用曲线拟合法对圆柱凸轮进行了优化并对装盒模块的运动特性进行了仿真分析。结果表明装盒执行器加速度曲线较为平滑，结构设计合理，能够满足装盒要求。该酒瓶装盒机能够有效提高生产效率，为酒瓶包装提供了新思路。     

平面凸轮机构的优化设计——计算机辅助设计

机构的优化设计近年来得到了迅速的发展。凸轮机构由于广泛被应用于各种自动机械及轻工机械中,也提出了优化设计及计算机辅助设计的问题。 国内外的凸轮机构优化设计的目标函数大致有:直动从动件的最佳偏置量;从动件与凸轮间的最大接触应力最小;传动中的最大压力角最小以及体积最小等等。 本文从考虑凸轮机构的传动效率最佳为目标函数,将四种平面凸轮机构的优化设计统一起来,采用较新的GRG优化方法(即广义简约梯度法),可以得到凸轮机构传动效率最佳的一组基本参数:基园半径、滚子半径、从动件偏距、从动件导路长度,恳臂长度及摆动从动件的中心距、摆杆长度等。 将凸轮机构优化设计的目标函数定为升程的传动效率最佳,可以兼顾到压力角、接触应力、摩擦影响等各方面因素,比单纯考虑几何压力角,最大接触应力等模型更为合理,更为全面,更符合生产实际。 文中还将凸轮机构优化而得的结果,通过一套几何尺寸计算机程序,可以计算出四种基本类型,七种运动规律的凸轮机构的全部几何尺寸数值。     

基于STM32的步进电机动态加减速控制

针对步进电机7段加减速S曲线在加速度曲线上存在拐点和多个分段区间，使得加速过程存在柔性冲击以及控制算法复杂等不足之处，课题组采用曲线拟合的方法对步进电机7段加减速S曲线进行优化。在保留原7段曲线优良特性的前提下，该方法简化了算法模型，消除了原加速度曲线拐点。基于STM32芯片、步进电机及其驱动器并采用优化后的S曲线进行试验，得到不同初速度和不同增速对应的S曲线离散取点数的关系，实现高效和稳定的动态调速。仿真表明原增速段的3段函数曲线能拟合为1段函数曲线，并保留其优良特性。该研究使步进电机能更平稳调速，并且优化后的S曲线更简洁、易调整、利于维护和修改。     

基于UG的通用凸轮曲线二次开发技术

凸轮曲线是凸轮驱动从动件的运动曲线,它影响到凸轮机构的效率、精度以及寿命,故在凸轮设计中十分重要。为快速有效地进行凸轮机构设计,[HTH]总结推导了通用凸轮曲线公式,综合应用Visual C++6.0、UG/OPEN MenuScript、UG/OPEN UIStyler和UG/OPEN API等开发工具,开发了基于UG软件的通用凸轮设计模块,提高了凸轮机构设计效率。     

B样条曲线下的MPC轨迹重规划算法

为加强无人驾驶车辆在复杂环境道路上行驶的平滑性,减少车辆的抖振,提高乘坐舒适性,提出了一种基于B样条曲线的MPC轨迹重规划算法。该算法将B样条曲线与MPC轨迹重规划算法进行有效结合,利用B样条曲线局部性和凸包性的优势,对重规划算法规划出的离散点进行拟合,提高规划路径的平滑性。基于Matlab/CarSim进行联合仿真,对建立的轨迹重规划模型及控制模型进行双移线工况下的仿真验证。结果表明:相比于不加平滑算法的规划轨迹,双移线工况下,多项式拟合曲线规划出的路径侧向最大加速度和横摆角速度分别降低了56. 01%和60. 52%,B样条曲线降低了77. 08%和68. 55%,验证了算法的正确性和有效性。     

基于ADAMS/Insight的六连杆冲压机构的仿真优化设计

为满足机构低耗能、传动效率高、运动平稳等多重要求,针对六连杆冲压机构进行优化设计。通过对六连杆冲压机构工作原理和工作情况的分析, 确定设计变量, 建立目标函数和约束条件,提出了以驱动曲柄耗功、工作段压力角最大值及加速度绝对值的最大值最小为目标函数,在ADAMS/Insight中应用统一目标线性加权和法,对机构进行了多目标优化设计。仿真结果表明,冲压机构的驱动曲柄耗功经过优化后减小了60.17%,压力角减小了70.25%,加速度绝对值的最大值减小了61.07%;优化效果明显。     

硫沉积气藏产量递减模型研究

以往对高含硫气藏开发技术研究所需录取的资料在实际操作过程中难以得到。因此，针对井筒附近发生硫沉积的高含硫气藏，建立了硫沉积复合气藏产量递减数学模型，运用 Stefest 数值反演绘制了 Blasingame 产量递减曲线，并分析了硫沉积对气井产量递减规律的影响。结果表明：产量递减中期，硫沉积区含硫饱和度越高，无因次递减产量积分“导数”曲线下凹越深，当含硫饱和度增大到 0.5 时，积分“导数”曲线下凹至最深，积分“导数”达最小值；硫沉积半径越小，无因次递减产量平缓段出现的时间越早；产量递减后期，无因次递减产量积分与积分“导数”曲线晚期为一条斜率为–1 的直线，表现为调和递减。该方法比压力恢复试井法更具优越性，可为高含硫气藏的开发提供指导。     

有限时间的蒸气压缩制冷循环热力参数优化

基于有限时间热力学的理论,引入无因次熵产率,提出转换温度的概念,以无因次熵产率和无因次制冷率表示实际制冷循环热力性能完善程度和制冷能力大小,分析了实际蒸气压缩制冷循环反映温差的各无量纲量和性能参数比等对循环性能的影响及相互关系.研究结果表明,在不增加不可逆传热温差的情况下,环境温度不变,可采用提高低温热源温差比、降低高低温热源比和性能参数比的方法来提高制冷率.     

基于AN SYS的矩形容器强度分析及结构优化

针对传统的矩形容器设计方法存在的局限性以及设计过于保守的弊端,提出了利用ANSYS分析软件对矩形截面容器结构进行强度分析和疲劳分析,并得到了该矩形容器结构应力分布规律,最大应力发生在筒体的倒圆角处且最大应力强度值为279. 409 MPa。在满足强度和抗疲劳性能的要求下,以矩形容器结构的质量最轻为目标函数,利用ANSYS优化模块对矩形容器结构进行优化分析,使得优化后质量降低18. 86%,有效的降低了制造生产成本,提高企业经济效益。     

基于5次非均匀B样条曲线的4自由度机器人轨迹规划

为降低工业机器人工作过程中的振动与冲击，减少磨损以延长使用寿命，课题组以某公司SCARA 4自由度机器人为研究对象，采用5次非均匀B样条曲线对其关节空间进行轨迹规划研究。利用弦长参数法和平均值法选取节点，将离散路径点作为型值点反解出B样条控制点；在端点处进行运动约束，通过指定的端点导矢，在MATLAB中进行仿真实验，并与5次多项式函数插值进行对比分析。分析结果显示：5次非均匀B样条插值出的机器人运行轨迹平稳连续，且各关节速度、加速度以及加加速度轨迹曲线亦光滑连续无突变。该插值方法可有效提高机器人工作的平稳性，非常适合于精确抓取和搬运领域。     

有限时间实际蒸汽动力循环热力性能优化

基于有限时间热力学的理论,根据平均温度法建立循环模型,得出在保持无因次功率PN为定值的条件下,使无因次熵产率σS达最小的最佳温差方程.分析了实际蒸汽动力循环反映温差的各无量纲量x、y、α和性能参数比β等对循环性能的影响.研究结果表明,在循环不可逆损失一定时,可采用提高高低温热源温度比α、降低性能参数比β的方法来提高功率PN.     

凹圆弧底从动件凸轮机构的研究

根据赫兹应力理论,提出了一种从动件接触面形状为凹圆弧底的新型盘状凸轮机构。本文就这种新型凸轮机构的理论基础、凸轮轮廓曲线的作图法与解析法设计步骤、有关基本尺寸参数的选定等问题,进行了详细论述,并通过实例计算证明了此种新型凸轮机构能够显著降低接触应力,减少磨损,延长寿命,因此较传统的凸轮机构更加适合现代机械高速重载的要求。     

检测非对称凸轮中心线的最小方差法和寻优计算

本文提出一种可测量非对称凸轮和对称凸轮中心线位置的最小方差法。证明了方差函数在测量区间内是严格凸函数,从而可用一维搜索法对最小方差值寻优,提高了测量效率。     

陶瓷零件快速成型机的改进设计

在层和速凝技术原理的基础上，研制出一种适合陶瓷零件的快速成型设备，但该设备存在刚性不足，变形较大等 问题，为了解决该问题，对铺料台升降装置进行了改进，将铺料台单边支撑改为中间对称支撑方式，改进后的陶瓷零件快 速成型机加强了运行的可靠性和平稳性。在此基础上对设备的的特点、技术参数和适用范围进行了说明，并以制备 95A1203陶瓷凸轮件为例，对成型过程进行了实验，得到成型样品，在电镜下进行SEM测试，结果表明：烧结后样品层间 无分层迹象，说明样品已经烧结为一体，材料黏合程度符合要求；与传统陶瓷零件成型设备相比，新型陶瓷件快速成型机 提高了加工效率，降低了生产成本，达到了经济实用的目的。     

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。     

角度基准对凸轮检测结果的影响及修正

在检测凸轮时，测量基准和凸轮的实际基准往往不一致，存在一偏差角度△δ0，这将引起凸轮的测量误差，本文结合一简单实例，分析了由于偏差角度△δ0而产生的凸轮向径实际值与测量值之间的最大偏差ε的变化趋势，选择了适当的插值函数形式，利用角度探索法确定了偏差角度△δ0的值，以获得凸轮的准确测量值。     

采用人工神经网络分析凸轮轮廓曲线

本文针对凸轮轮廓曲线的检验，提出了利用ＦＦＴ对凸轮轮廓曲线进行特征提取，并通过人工神经网络实现对凸轮轮廓曲线分析检验的新方法。     

摩擦阻尼器在高层建筑风振控制中的应用

将摩擦阻尼应用到高层建筑的风振控制,采用结构风振的时域分析方法对高层结构的风振进行了研究,通过实例分析可以看出,摩擦阻尼器应用于高层结构的风振控制效果是非常明显,可以使高层建筑顶层的振动最大位移降低了71.57%,振动最大加速度降低了73.95%.