关键词： 工程机械臂   系统结构   动力学   特性  

摘要： 现如今计算机和产品设计相关方面的技术发展迅速,机械产品逐渐朝着高速、精确、环保的方向发展,对机械产品特性的研究成为如今设计机械产品的关键,国内外相关领域都对其投入了较大的关注力度。工程机械臂是工程机械中十分重要的元件,它的动力学性能对整个工程机械的作用发挥都有着极其重要的作用。工程机械的工作环境往往十分恶劣,因此工程机械臂所受的负荷情况十分复杂,为了保证机械臂工作的安全性与可靠性,本文对工程机械臂的结构动力学及特性进行了简要分析。

关键词： 粮食产出   面板模型   自然灾害   机械动力   河北省  

摘要： 为了探究农业生产投入要素对粮食产出的效应,选取国家农业主产省份河北省11个地级市的面板数据,运用固定效应回归和变系数回归分析方法,主要得出以下结论:1劳动力、机械动力投入对粮食产出起到正面效应,而自然灾害导致粮食减产;2机械动力的投入对粮食增产的作用显著,大部分地区对机械投入积极性较大;3不同的地区因地理环境、气候差异导致自然灾害对粮食产出的影响也不同;4农村人力资源对粮食产出的作用不容小觑。最后,基于提高农业机械化程度、抗灾保产、重视农业人力资本投入3个方面提出相关建议。

关键词： 机械臂   动力学   ADAMS   拉格朗日法  

摘要： 为了提高三维空间助力机械臂的设计效率,运用拉格朗日方法建立机械臂的动力学模型,利用SolidWorks建立三维空间助力机械臂的构件模型,将装配后三维实体模型导入A D A M S中进行动力学仿真分析,得到相关性能曲线图,为空间助力机械臂的结构设计和最优控制提供依据。

关键词： 机械臂   动力学建模   凯恩迭代式算法   三维仿真平台  

摘要： 机械臂动力学是机械臂系统研究中的重要部分之一，机械臂动力学主要研究的是机械臂运动与作用力之间的关系，研究机械臂动力学对于机械臂实时控制和机械臂结构设计具有重要意义。以三自由度转动机械臂为研究对象，对机械臂的运动学进行了研究，并介绍了凯恩方法，然后以凯恩方法为基础，提出凯恩迭代式算法对机械臂进行动力学建模，并利用牛顿-欧拉方法，对机械臂动力学解算结果进行验证。\n 首先，利用D-H方法，完成机械臂的运动学模型建立，并利用广义齐次变换阵的串接性质，进行机械臂正运动学解算。然后借助于欧几里德范数，完成三自由度转动机械臂的逆运动学解算，获得其解析解，排除不合理的解。并通过逆运动学最优解方法，得到最终的机械臂各关节旋转角度。同时进行机械臂正运动学解算与逆运动学解算互验。机械臂运动学解算的结果对后续机械臂动力学仿真具有重要作用。\n 其次，基于凯恩方法，提出凯恩迭代式算法，完成机械臂动力学建模。分别就关节为转动关节和棱柱关节的两种情况进行分析，采用迭代式计算公式完成机械臂杆件速度、加速度及偏速度的计算，关节力或力矩的计算分为无负载与有负载两种状况。其次分析了该算法的计算复杂度，并与其它几种动力学方法进行了对比。然后以三自由度转动机械臂为研究对象，利用凯恩迭代式算法建立其动力学模型，完成机械臂动力学解算，得到最终的机械臂动力学解算结果。最后利用经典的牛顿-欧拉方法对凯恩迭代式算法的解算结果进行检验。\n 最后，基于VS2010与三维图形软件开发包Open Inventor建立机械臂三维仿真平台。该仿真平台包含机械臂运动学模块、机械臂动力学模块、三维仿真模块、3D渲染性能曲线模块和人机交互模块等，并利用该仿真平台进行了机械臂拾放小球的仿真实验。实验证明了机械臂运动学模型、逆运动学解算方法和动力学建模方法的正确性。然后利用MATLAB进行了机械臂的运动学与动力学仿真，将二者进行对比，结果基本一致，进一步验证了本文提出的方法的正确性。

关键词： 空间漂浮基机械臂系统   动力学   耦合机理   解耦方法   路径规划  

摘要： 空间漂浮基机械臂技术是空间机器人领域的关键技术之一，在过去的四、五十年间取得了突飞猛进的发展。它将空间感知，自主机动和复杂操作能力集于一身，通过自主或人为操作、在轨或地面遥操作等方式执行空间站在轨组装维修，非合作目标捕获，组件更换，燃料加注，轨道更迭等任务。尤其是近年来，随着计算机科学和人工智能等热门学科的发展，机器人技术迎来了新一轮的研究热潮。当一个个最新研究成果应用于空间机器人领域当中去的时候，有理由相信，在不远的将来，空间机器人技术将会成为空间探索科学中一个显著的亮点，它也将更为高效地推动人类宇宙探索事业向前进步。\n 空间漂浮基机械臂系统耦合动力学与解耦研究是研究者们长期以来最为关注的理论问题之一，它也是解决基体位姿控制系统能力饱和问题和能源消耗问题的最基本、最有效的手段。辅之以动力学建模、工作空间分布和路径规划方面的研究工作，使得动力学解耦方法在实际的任务执行过程中被更为有效的应用。本文是以航天预研课题“空间XXX科学实验平台”、商业航天预研项目“XXX电池阵和天线展开机构”、国家自然科学基金项目“重载灵巧高刚度搅拌摩擦焊机器人动态特性分析及优化设计”(项目编号51505470)等为依托而进行的。本文将围绕空间漂浮基机械臂系统动力学建模理论新方法、工作空间分布特点及其组成、机械臂与基体之间的动力学耦合原因、性质及其解耦方法、考虑解耦要求的路径规划与避障和相关仿真实验等方面，依次开展了以下几个方面的研究工作:\n (1)漂浮基空间机器人自上世纪七、八十年代开始逐渐进入人们视野，目前，以位姿可控的卫星或航天器上搭载单个或多个机械臂形式存在居多。机械臂在执行任务过程中，如何减少对基体位置、姿态的影响是本文研究的核心问题。因此，一方面，对前人关于空间漂浮基机械臂建模、动力学耦合分析等方面的工作进行调研，并总结其中存在的不足之处，另一方面，搭建文章研究框架，为后续的研究工作提供路线依据。\n (2)数学模型是一个物理系统所要面对的实际问题与数学工具之间的必不可少的沟通桥梁。文中分别从坐标系选择、模型描述方法、非完整性分析等角度对系统进行了梳理;提出了容许运动空间的概念，并以此为依据，引出了一种针对空间漂浮基机械臂系统的建模新方法。\n (3)工作空间是反映系统工作能力的一个重要特征，工作空间分析也是机器人执行任务过程中必不可少的一环。与固定基机械臂系统相比，漂浮基系统工作空间分布更加复杂，这是由系统的非完整性所导致的。当系统进行逆向运动学、动力学控制时，系统的动力学奇异性也会给整个过程带来困难。因此，通过工作空间分析和动力学奇异分析过程，寻找出一个可以成功规避动力学奇异现象的路径无关工作空间是本文的又一目的。这也是耦合动力学解耦过程的一个必要前提。\n (4)动力学耦合机理与解耦方法是本文研究的重中之重。为了显式的描述这一问题，提出了动力学耦合度的概念，并介绍了耦合度的度量方法。用耦合度椭球这个概念几何体还可以从感官上给出一种定性的耦合度大小的表达。通过对系统的约束和任务分类，运用响应零空间方法，将动力学解耦问题转化为非奇异线性方程的求解问题。然后，结合路径无关工作空间分析结果和虚拟机械臂方法，验证路径无关工作空间中运动分解速度控制方法成功避免动力学奇异问题的可行性。\n (5)动力学解耦的效果取决于系统的任务约束种类和个数，换句话说，有时任务约束可能存在矛盾，并不能顾此即彼，动力学解耦过程可能存在无解的情形。所以，文中提出了将动力学解耦作为优化目标之一的路径规划方法来解决这一问题。其中，从关节空间中进行路径规划避免了系统遇到非奇异性问题的影响;量子遗传算法的应用体现出其收敛速度快、搜索能力强的优点;Pareto最优解为相互矛盾优化目标提供了解决方案;多约束避障问题的路径规划为解决实际问题提供了重要的解决思路。\n (6)运用SpaceDyn仿真平台，进行相关仿真试验。为了说明机械臂与基体之间存在动力学耦合现象，进行仿真实验一:正向运动学仿真实验，观察基体位姿所受影响，以及末端位置变化曲线;为了说明动力学解耦方法的有效性，进行仿真实验二:动力学解耦过程仿真，观察基体位姿响应。

关键词： 沙棘   机械化采收   有限元方法   模态分析   谐响应分析  

摘要： 沙棘在西部广泛种植,用于水土保持和防风固沙。其果实有较高价值,但采收非常困难,影响其经济价值开发。机械振动使果实分离是可行的方式之一。为了正确合理地设计开发装备,利用有限元方法对沙棘的机械振动采收机制进行动力学研究。首先,沙棘树的3D模型由Pro/E建立并导入ANSYS,再用模态分析确定沙棘树的自然振动属性,最后采用谐响应分析观察模型在正弦谐波载荷下的稳态响应。模态分析表明:沙棘树的前2 0阶固有频率为8.7 9 0~3 1.2 2 4 Hz。谐响应分析表明:振动载荷应用于侧枝比应用于主干更加优越,且对沙棘树枝条的破坏性更小。此外,14Hz和180~280N的振动载荷可以确保大多数沙棘果实从树上分离。为此,对沙棘振动采收进行有限元仿真分析,为振动装备的开发提供了理论基础。

关键词： 机械设计制造   三峡大学   能源与动力工程   机械电子工程   材料成型   控制工程   本科专业   培养计划  

摘要： 2014年1月原机械与材料学院更名为机械与动力学院，学院现设有机械设计制造及其自动化、机械电子工程、材料成型及控制工程、工业工程、能源与动力工程、核工程与核技术六个本科专业，其中机械设计制造及其自动化为国家特色专业、第二批卓越工程师教育培养计划专业和省本科品牌专业，材料成型及控制工程为第三批卓越工程师教育培养计划专业。拥有机械工程一级硕士点、机械工程专业学位点。

关键词： 油液混合动力   工程机械系统   控制策略  

摘要： 近年来,我国工程产业,特别是建筑工程产业发展迅速,且为推动国民经济的发展做出了较大贡献。作为建筑工程建设工作中的重要设备系统,油液混合动力工程机械系统的选型与控制策略不仅关系着系统的应用效率,而且对于建筑工程的整体发展也具有重要影响。基于此,本文则通过对当前常用的几种混合动力液压系统进行综述分析,在此基础上,对既有的混合动力液压系统的相关控制策略展开了详细的论述和分析,旨在为提高混合动力工程机械系统的运行效率和控制精度提供有价值的参考意见。

关键词： 履带车辆   液压转向   差速机构   动力学分析  

摘要： 履带车辆因其通过性能、牵引性能较好，被广泛应用于农业、军事、矿山和建筑等领域。转向性能反映了履带车辆的行驶灵活性和准确性，并对履带车辆的动力性及作业效率有一定影响，是重要的履带车辆性能评价指标。液压机械差速转向机构结合了液压无级调速特性和机械高效率传动的优点，是履带车辆越来越广泛应用的转向机构，其通过液压机构实现履带车辆无级转向，通过机械机构实现履带车辆转向功率的高效利用。随着对液压机械差速转向研究和优化的不断深入，只单一研究该机构得到的成果对该机构的进一步优化和性能提高的贡献已出现瓶颈，因此，有必要把路面因素以及车辆因素看作一个整体的车辆地面系统来进行研究，以便使履带车辆获得更好的转向动力学特性。本文在研究履带车辆差速转向特性的基础上，考虑履带车辆结构参数与地面特性参数，建立基于液压机械差速的履带车辆转向运动学及动力学模型，对履带车辆的转向动力学特性进行研究。\n 本研究首先根据履带车辆差速转向的特性建立其液压机械差速转向数学模型，并进行优化；其次通过研究不同土壤的性质和履带车辆履带板与土壤相互接触的特性，建立履带板与土壤的接触数学模型，使之相互作用并进行不同土壤接触模型之间的研究对比。采用 Matlab软件进行液压机械差速转向仿真模型的建立；采用 RecurDyn软件进行履带板与土壤接触仿真模型以及履带车辆仿真模型的建立。通过 RecurDyn/control技术接口进行液压机械差速转向仿真模型与所建立履带车辆几何仿真模型相联合，并在不同土壤地面模型上进行联合仿真，得到履带车辆模型的仿真位移曲线和履带板与土壤相互作用力的变化，以分析履带车辆的转向特点。本研究可为液压机械差速转向履带车辆动力学特性研究提供研究方法，使在不同土壤条件下该项研究变得方便快捷，对履带车辆研究发展有积极作用。

关键词： 汽车   电子机械制动系统   制动力   检测方法  

摘要： 汽车电子机械制动系统具有环保、节能等突出优点。目前在研的电子机械制动系统中检测制动力的传感器具有安装困难、成本高等缺点,影响了其广泛应用。本文应用热力学理论和数学方法,结合实验对该系统的刹车片热性能、温度场等进行了研究,初步建立了刹车片温升和冷却条件下计算制动力的模型,并用实验进行了验证。