两级新风除湿机与毛细管辐射供热联合运行特性实验研究

为研究两级新风除湿机与毛细管辐射系统联合运行特性,搭建了除湿机与毛细管辐射联合供热系统实验平台,测试了除湿 机单独运行的特性及除湿机与毛细管辐射系统联合运行时室内整体温度场响应特性。实验结果表明：两级新风除湿机连续运行720 min时,新风出风平均温度约 29.7 ℃,除湿机供热量约1 545 W;两级新风除湿机不同进水温度时,随着表面式换热器进水温度的提升,新风出风温度及换热量呈规律性增加;两级新风除湿机 与毛细管辐射系统联合运行时,除湿机供热量会减小约29.1%;垂直方向温度总体呈上升趋势,在人的活动范围内,室内垂直温差较小。该系统冬季供热时,能 减小室内垂直温差,提高人体舒适性。     

铝合金 钢搅拌摩擦焊温度场数值研究

针对以往搅拌摩擦焊数值模拟中采用的热源模型较为简单,不能很好反映出实际焊接过程中温度场的分布,而做试验又需要巨大投入的情况,课题组基于热弹塑性法和改良的热源模型,利用ABAQUS软件及其DFLUX子程序接口建立了304不锈钢和5052铝合金搅拌摩擦焊的数值模型,对铝合金 钢异种材料的搅拌摩擦焊过程进行了数值模拟,分析了焊接过程的温度场,同时对偏置量、转速和焊速3个焊接参数进行优化,发现在转速取500 r·min-1,焊速取80 mm/min,偏置量取2 mm的情况下,得到的焊接过程瞬态及稳态温度场均处于理想状态。模拟准确地预测了实际焊接过程中的温度变化,且对实际焊接过程中焊接参数的选择具有一定参考意义,减少了为得到合适参数而进行的大量试验的成本。模拟结果能指导和预测实际焊接过程。     

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。     

3支链6自由度并联机构运动学研究

为了使并联机构在三维空间完成3个转动和3个移动的动作,可以进行全方位的运动,课题组提出了6自由度2PPRS RPRS并联机构。课题组描述了该并联机构的构型,建立了机构的运动坐标系;利用螺旋理论求解了机构自由度,并运用修正Kutzbach Grüble公式验证了自由度求解的正确性;根据支链与定、动平台间的相对姿态关系,推导了支链平面方程,并结合杆长不变条件,推导获得了该6自由度并联机构全部位置逆解的解析解;并基于三维边界搜索法,求解绘制出了机构的可达位置工作空间;最后,通过SolidWorks/Simmechanics的三维运动/参数可视化联合仿真,得到了机构的驱动位移相对时间的变化曲线。研究结果表明该机构构型设计、自由度分析正确,得出了该机构在三维空间内的运动学输入、输出的变化规律。     

基于等距映射特征匹配的薄壁件镜像加工刀路补偿算法

在大型薄壁件的镜像铣削加工时,装夹过程会造成工件的变形,如果使用初始的刀具路径会导致薄壁件厚度不均匀,过切或欠切。为了提高加工精度,在铣削加工之前添加激光扫描环节,并提出一种基于等距映射特征匹配的薄壁件镜像加工刀路补偿算法。应用运动学变换公式将激光扫描数据转换为点云,通过点云预处理简化过程,对理论曲面和实际曲面进行Delaunay三角网格曲面重构和计算定位点和匹配点任意两点间的测地线距离,再运用非线性最小二乘迭代计算完成基于等距映射理论的曲面特征匹配,最后基于面积坐标公式完成刀路的补偿。经过加工测量实验,该算法能减少67%加工误差,验证了该算法的有效性。     

一种永磁同步电机齿槽转矩削弱方法

针对永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,提出一种电机结构优化的方法削弱齿槽转矩。基于能量法和傅里叶分解法对齿槽转矩进行了解析,确定永磁体厚度和定子槽口宽度作为设计变量优化电机结构。对比优化前后齿槽转矩及其谐波,结果显示所提出的电机结构优化方法能够有效降低12次,24次及36次谐波幅值,且优化之后的峰 峰值仅为优化之前的7.99%。通过比较优化前后电机稳态运行时的电磁转矩,验证了所提出的结构优化方法能够有效改善电机输出转矩特性。     

基于角点检测的焊缝图像ROI优化提取算法

为了解决焊缝表面缺陷检测中使用点云数据过于庞大而导致检测时间过长的问题,课题组针对Moravec角点检测算法进行优化,使用优化后的角点检测算法对激光中心线进行特征点提取并确定感兴趣区域（region of interest,ROI）。经过实验表明：优化后的角点检测算法能够有效避免伪角点的出现,提高了鲁棒性,同时经过ROI提取后的焊缝点云数据量减少了71.14%。该方法能够有效解决计算基于点云的焊缝表面缺陷检测数据量过大的问题。     

基于LTNE的饱和多孔介质THMC耦合模型数值研究

为探究多孔材料中流体流动和温度变化，课题组对溶质和溶剂在孔隙内发生的多物理场耦合问题进行研究。首先，基于局部热非平衡理论（LTNE），分析发生的THMC耦合反应，推导出其控制方程组；其次，将其物理模型简化为内含圆孔无限大平面，通过COMSOL Multiphysics软件，选用一维轴对称坐标系模拟仿真，研究多孔介质应力、孔隙流体压力、溶质摩尔分数和流固体温度分布规律；最后，分析各物理场参数影响。结果表明：随时间增加，各因变量峰值和谷值逐渐沿径向伸展，各物理场之间相互影响愈加深远；反应过程中需衡量参数取值。该研究既可为相关实验和解析方法提供参考，也可直接应用于实际工程中，有助于深入了解饱和多孔介质热流固化完全耦合行为。     

基于折纸机构的上肢外骨骼

为了进行上肢肌肉损伤类疾病康复，课题组设计了一种辅助运动与支撑的上肢外骨骼机器人。课题组基于刚性折纸的折叠特性设计出具有自锁特性的肘关节外骨骼，采用连杆机构设计肩关节外骨骼；运用D H法对上肢外骨骼进行运动学分析，得出肘关节折纸机构自锁时的折叠角度和肩关节末端的运动位姿；基于蒙特卡洛算法求解出肩关节外骨骼的运动空间并运用MATLAB将结果可视化。应用结果表明：该上肢外骨骼能有效减轻上肢肌肉在工作中受到的压力且不对上肢运动造成影响。该上肢外骨骼具有结构简单，轻便和易于折叠和自锁的特点，满足使用要求。     

立面三维可越障清洁机器人系统

针对目前立面清洁机器人壁面吸附能力与越障能力不足的缺点，课题组设计了一种基于4旋翼无人机技术的立面三维可越障清洁机器人机械系统。针对外墙清洁机器人的运动策略及越障策略，采用旋翼吸附的原理，设计了机器人系统结构及机器人本体结构组成；采用无人机技术和升降系统的设计，实现了机器人本体6自由度方向的运动能力；采用无人机技术和履带式行星轮，实现了机器人的越障功能。进行了样机实验，结果表明该机器人具备运动与越障的可行性和平稳性。