基于FESA/TRIZ的机械产品创新设计方法

机械产品的设计一直注重于市场需求和产品功能的开发，随着科学和技术的发展，环境因素变得越来越重要。 提出一种基于功能一环境一结构分析( FESA)与TRIZ的机械产品创新设计方法，通过分析机械产品结构之间的功能要素 以及功能要素与环境要素的相互作用关系，确定机械产品中存在的问题。建立根原因模型图，寻找结构设计上的不足和 缺陷，利用TRIZ创新理论来实现机械产品的改进创新。通过污水处理系统的创新设计实例验证了该方法的可行性。     

磁流变液屈服应力测试装置温度场优化

磁流变液（magnetorheological fluid,MRF）屈服应力测试装置在工作运行过程中产生了大量的热,导致测试装置温度升高,屈服应力测试精度下降的结果;同时对磁流变液特性也造成了很大的影响。课题组基于FLUENT软件对测试装置进行仿真分析,以提高测试精度。首先,设计屈服应力测试装置,建立包含漆包线、装配间隙等特征的测试装置温度场模型;其次,对测试装置进行网格划分并运用仿真软件对温度场变化进行模拟研究;最后,在仿真模型的基础上,对漆包线绕组综合热导率和测试装置装配间隙进行分析。研究得到了温度对装置的影响规律,确定了最佳综合热导率及装配间隙;并确定该装置测试屈服应力时的最佳温度场。温度场研究提高了该装置对屈服应力测试的精度。     

散热器安装模式对采暖效果的影响

为了探究冷凝壁挂炉散热器的安装模式对采暖效果的影响,建立了散热器对流采暖的数学模型,利用CFD软件 SC/Tetra,采用湍流模型和稳态分析法,模拟了在实际工况下,不同安装模式的散热器达到稳态时温度场和速度场的分 布,并对数值模拟结果进行分析。结果表明：总功率相同的条件下,双散热器相比单个散热器,温度场和速度场更加均匀 平稳,舒适性较好;同侧安装方式比对称安装及对角线方向安装方式也更具有优越性,该研究为今后的工程应用提供理 论依据。     

基于扭转振动的多步态移动装置的运动学建模

为了实现移动机器人多步态稳定运动,提出一种新型的利用自身的结构特性来设计移动装置的方法。通过对其 倒立的U型结构的设计,再分别对该移动装置滑、走、跑和跳4个步态进行运动学建模,最后利用ADAMS仿真实现了该 移动装置稳定的多步态的运动。然后根据仿真结果给出了各运动相在每个步态周期中的足地接触距离以及横梁质心位 移的变化情况,最后讨论了影响该移动装置多步态运动的因素,如机体与两腿的长度之比r、共振频率和电机转速等。 结果表明该移动装置实现了多步态的运动,对未来研究多步态移动机器人提供了理论基础。     

基于一般设计学原理的概念生成与创造性研究

基于一般设计学原理的概念集合,以设计过程中概念的生成为切入点,从“设计产品开发过程中的比喻”,“概念 的合成的特征”及“多概念合成的演算”3个方面进行分析,并结合案例讨论了概念生成的各种特征,对设计过程中概念 生成进行系统的论述。最后,提出结合概念生成理论的智能化CAD是今后的研究方向。     

基于单位球面生成的等距双NURBS刀具路径规划

目前由离散刀位点数据生成的2条NURBS曲线刀具路径中,刀轴点NURBS曲线与刀具中心点NURBS曲线间 距有可能存在不相等的问题,提出一种单位球面下优化刀轴矢量NURBS曲线的方法,用以解决生成的等距双NURBS刀 具路径中2条NURBS曲线间距有可能不相等的问题。算例表明,本算法可以对工件坐标系下的线性刀路进行光顺,确 保双NURBS样条曲线的间距相等。     

民航订座与离港系统协调控制的构建及其研究方法

针对民航订座与离港系统的特性,从系统工程的角度出发,运用大系统控制论的理论,分析民航订座与离港系统的内在关联和关键因素,设计、研究、决策、控制和管理民航订座与离港系统的科学运行体系,促进民航订座与离港系统管理的现代化和科学化。     

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。     

冷面霜层生长过程及其抑制对策实验研究

针对目前制冷设备在制冷过程中易结霜导致蒸发器外侧的换热热阻增加，传热系数降低等问题，课题组进行了憎水性抑霜涂层的研究。设计了 采用半导体制冷方式的试验装置，通过与温度传感器连接的温控器来控制并实时测量冷表面温度，采用体视显微镜对结霜过程进行观测并测量出霜层在每个时刻 的厚度变化，并在显微镜上连接CCD摄像头，将放大的图片通过视频电缆传输到计算机。对比实验表明：憎水性表面能有效延缓霜晶的形成，且在一定时间范围 内，憎水性表面霜层的厚度始终小于普通铝表面。同时，运用热力学理论分析了憎水性表面霜层生长较慢的原因，当接触角达到极限180°时，冰晶就不能粘附在 冷表面上。因此憎水性涂层能够有效抑制霜层的生长。     

基于调制函数的振动力学模型全参数估计

为提高振动力学模型的精度，课题组对振动力学参数展开研究。基于经典系统力学模型通过在定义域内进行级数展开，重构动力学模型；应用分部积分法及引入调制函数将微分问题转化为关于加速度的积分方程，以便于获取加速度信息作为输入；采用最小二乘法估计刚度、阻尼值，应用雅克比正交级数来表示未知力，从而实现动力学模型全参数的估计。通过估计值和真实值对比验证了课题组所提出的估计方法的准确性。该方法可实现未知参数下的动力学建模，具有一定工程应用价值。