最佳传力特性的偏置曲柄滑块机构解析法设计

本文根据偏置曲柄滑块机构的运动特性和传力特性所建立的函数关系，运用极值理论推导出给定条件下传力特性最佳的计算公式，大大方便了设计应用，值得推广。     

用双重曲柄滑块机构范成加工凸轮的机构设计与分析

在对凸轮的设计及加工问题进行研究时,提出了一种新型的由双重曲柄滑块机构组成的凸轮轮廓范成装置。讨论了该范成装置的适应范围,分析了用该范成装置加工的凸轮所能实现的运动规律以及对砂轮尺寸误差的补偿问题。     

基于强度退化的机构模糊动态可靠性分析方法

在实际工况中,机构广义强度退化包括疲劳、磨损、腐蚀等,是机构的主要故障机理。本文在机构综合法分析的基础上,同时考虑机构运动可靠性分析中强度退化(主要是机构运动误差和磨损)的时变性和模糊性,提出基于广义强度退化的机构模糊时变可靠性建模方法,结合时变可靠度分析方法,如PHI2、MCS和机构可靠度计算方法如FORM、SORM,同时考虑状态(误差和磨损量)的模糊性,来仿真计算模糊时变失效概率,最后利用曲柄滑块机构和谐波减速器来验证该方法的实用性和可行性。     

常用平面五杆机构计算机辅助运动分析数学模型的研究

对于平面五杆双自由度机构，通过对其输入及输出构件进行不同配置，提出了平面铰链五杆机构和单滑块五杆机的常用类型及其尺度约束，建立了机构杆组运动分析数学模型，并据此编制了机构运动分析软件，由实例看出，该数学模型可有效地应用于常用平面五杆机构的运动分析和计算。     

按传动角要求设计曲柄摇杆机构的解析法

本文提出的按选种速比系数K、摇杆摆角ψ和许用传动角[γ]等条件作为基本参数设计曲柄摇杆机构的解析法，可满足机构的运动精度和传动质量要求，因而具有较强的实用性。     

曲柄摇杆机构一个命题的提出及其证明

提出了如何在给定的行程速比系数条件下，按最小的传动角最大的要求设计曲柄插杆的一个命题，并对该命题进行了证明。     

展开/折叠式伸展臂几何设计

介绍了展开／折叠式结构的设计过程，分3阶段；设计阶段、模型阶段和优化阶段。每一阶段均有相应的控制指标。由此设计出一种三棱柱伸展臂，该伸展臂由三棱柱模块叠加而成，通过电机驱动滑块进行展开／折叠运动。对伸展臂的运动机理进行了分析，最后经过优化阶段，最终确定了杆件的直径和节点形式。实验室模型表明，该伸展臂具有驱动简单，杆件类型少，制造方便的优点。     

PEEK在无油十字滑块压缩机中的应用

为了解决无油十字滑块压缩机滑道－滑块副中存在的问题，提出采用聚醚醚酮（PEEK）材料的直线滑动轴承代替直线滚动轴承。针对影响PEEK摩擦副寿命的两个主要因素：摩擦副表面温度、工作载荷，建立了滑道0滑块副表面温度计算模型，给出了工作载荷的计算式，并进行了不同转速、工作压力下的PEEK摩擦副性能试验。通过理论和实验研究表明，上述设想是可行的。最后，本文根据计算结果及实验结果的分析对比，提出了一些改进措施。     

面向步行康复训练的质量虚拟去除主动人体重力支撑系统

研究了一种能够有效降低病人行走动态载荷的质量虚拟去除主动人体重力支撑(Body weight support,BWS)系统。该主动BWS系统能够根据人体的加速度反馈实时调节悬挂绳索中的张力,以达到同时平衡作用在病人身体上的重力和惯性力。为了验证该主动BWS的技术可行性,设计了一个简化的实验装置,利用偏心轮带动滑块作上下运动来模拟人体在垂直方向的步态,悬挂滑块的绳索中的张力根据滑块的加速度反馈进行调节,滑块与偏心轮之间的接触力代表动态行走载荷。实验结果表明,质量虚拟去除主动BWS系统能够有效降低病人在步行康复跑步机上行走的重力载荷和惯性载荷,从而使病人在跑步机上进行训练时获得好像失去了部分身体质量的动力学感受。     

变质心共轴双旋翼无人机建模与反步滑模控制

针对共轴双旋翼无人机旋翼组件过于复杂,导致旋翼控制系统可靠性较低的问题,提出了一种依靠三轨变质心机构进行姿态控制的方案。推导了三轨变质心共轴双旋翼的运动模型和空气动力学模型,并分析了不同滑块所处位置和质量占比情况下变质心无人机动力学特性。建立变质心无人机姿态控制系统的状态方程,针对系统中的非线性和不确定性,设计了基于反步滑模控制的姿态控制器。仿真实验表明,所设计的控制器能够在含有外部扰动的工况下有效完成姿态跟踪任务,具备较好的抗干扰能力。     

Friction Behavior on Contact Interface of Linear Ultrasonic Motor with Hard Contact Materials

How to improve the efficiency of the linear ultrasonic motor with hard contact materials(HLUSM)or the precision motion stage driven by HLUSM,becomes a hot issue.Analysis and testing of friction behavior on the contact interface of HLUSM is one of the key issues.Under the action of ultrasonic vibration and impact,the friction behavior on contact interface is very complex due to micro-amplitude and high frequency.Moreover,it is difficult to observe and test it.Focusing on the frictional behavior on the interface of HLUSM,a new method,through testing the vibration of the driving tips(scanning vibrometer PSV-400-3D)and the motion of the slider(displacement sensor LK-G30),respectively,is proposed.Then,take the HLUSM as an example,theoretical analyses and experiments are carried out.Theoretical analysis shows that the average speed of the slider should be 600 mm/s when there is no slippage between the stator and slider during the contact process.Experimental results show that the average speed of the slider is about 390mm/s.At the same time,the tangential vibration speed of the driving tip of HLUSM is larger than 600 mm/s.Therefore,there must be slippage between the stator and slider of HLUSM.Further experimental results show that the maximum efficiency is less than 10%.The slippage on the contact interface should be the main reason for the low efficiency of HLUSM.     

单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超声电机

针对双模态超声电机对模态频率一致性要求高以及单模态超声电机难以实现双向运动等问题,提出了一种单模态驱动双向运动的斜动子V形直线超声电机。电机由导轨和V形定子构成,导轨相对于V形定子倾斜安装,V形定子的工作模态为面内对称模态或面内反对称模态,通过切换工作模态改变定子驱动足运动轨迹相对导轨的倾斜方向,实现导轨正反向运动。在分析电机工作原理及设计原则的基础上,推导了电机运行的导轨倾角范围,并对设计制作的原理样机进行了模态实验和机械特性测试。实验表明:在导轨倾角为35°,激励峰峰值电压为600V,预压力为65 N条件下,当电机工作在面内对称模态,导轨正向运动,其最大空载速度为180mm/s,最大输出力为14N;当电机工作在面内反对称模态,导轨反向运动,其最大空载速度为125mm/s,最大输出力为24N。     

纵弯模态复合的两自由度直线超声电机

所研制的两自由度直线超声电机由一个圆柱形定子和一个滑板组成.通过三组压电陶瓷元件在定子上分别激励出两个互相垂直的弯振模态和一个纵振模态.任一弯振模态和纵振模态的组合,可以驱动滑板沿x或y方向作直线运动.本文从提高电机的输出性能和驱动效率出发,提出了电机设计的要点.这些要点包括工作模态的选择、模态频率的一致性、压电陶瓷元件和支承元件的位置、预压力的大小和干扰模态的影响等.     

基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法研究

描述了基于可靠性的弹性折叠机构设计优化方法。采用特征造型方法建立了弹性折叠机构几何模型,CAD二次开发技术实现了折叠机构模型的参数化自动建模;考虑折叠机构几何参数不确定性,建立了折叠机构可靠性动态分析模型;基于功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析问题简化为静态问题;采用一次二阶矩法分析了机构折叠时间、最大应力和机构寿命的可靠度;以折叠机构几何参数为设计变量,采用修正的可行方向法驱动优化使折叠机构质量最轻且寿命更长。数值分析结果显示功能函数的极小变换法将机构动态可靠性分析简化为静态可靠性分析,可以在保证分析精度的前提下,提高可靠性分析效率;同时与传统优化方法比较表明,可靠性优化设计方法可以通过牺牲部分优化目标性能换取优化设计结果可靠性的提高。     

单晶双斜探头探伤时缺陷定位问题的研究

当今社会对产品质量的检测要求越来越严格和全面了，在这种严格的检测下，各种专用的新型超声检测探头不断涌现，其中用于内燃机曲轴及石油钻铤等部位探伤的单晶双斜探头也得到了应用，但由于这种探头的特殊结构，以至它不易对缺陷定位，所在在这里，本文主要针对这种双斜探头的缺陷定位问题，进行探讨和研究。实验证明，所求计算公式达到了预期效果。     

Stick-Slip Tower-Shaped Piezoelectric Actuator

Since stick-slip actuators present the advantage of allowing long displacements(several centimeters or even more)at a high speed with an ultra high resolution(5nm),a new type of stick-slip piezoelectric actuator is proposed to attain sub-nanometer positioning accuracy.The actuator is composed of a slider and a tower-shaped stator using forced bending vibration in y-z plane to generate tangential vibration on the top of the driving foot.When excited by the sawtooth input voltage,driving foot of the stator is able to generate a tangential asymmetrical vibration on the top,and the slider is thus pushed to move.A prototype and its testing equipment are fabricated and described.Following that,the testing of vibration mode and mechanical characteristics as well as stepping characteristics are conducted.Experimental results show that under the condition that the sawtooth input voltage is400VP-Pand the pre-pressure is 6N.Velocity of the actuator reaches its maximum 1.2mm/s at the frequency of 8000 Hz and drops to its minimum 35nm/s at the frequency of 1Hz.When the excitation signal is the single-phase sawtooth stepping signal,the tower-shaped actuator can directionally move forward or backward step by step.And when excited by the sawtooth stepping signal with 1Hz and 300VP-Pduring 1cycle(200ms),the actuator has a minimum stepping distance of 22 nm.     

阀门止动环防脱分析

从理论上分析了阀门止动环受力情况,研究了止动环脱落的原因,给出了几种可以防止止动环脱落的方法,提出了止动环内径的设计方法,并用有限元软件对阀门止动环的脱落和防脱措施进行了仿真模拟,结果验证了理论推导。通过以上分析,加深了对于止动环防脱的理解,对今后止动环及沟槽的设计提供了指导。