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全向运动仿生腿尺寸参数优化与试验 被引量:1
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作者 徐毓泽 卢钟岳 +1 位作者 朱一鸣 罗自荣 《农业机械学报》 北大核心 2025年第1期484-496,共13页
本文设计一款驱动固定集中、足端无伴随转动特征且具有全向运动能力的腿部机构(全向运动仿生腿OmnilLeg),以提升全向运动仿生腿性能为目的,提出一种多目标分层优化方法对其尺寸参数进行优化。给出了腿部机构的运动学和静力学模型,构建了... 本文设计一款驱动固定集中、足端无伴随转动特征且具有全向运动能力的腿部机构(全向运动仿生腿OmnilLeg),以提升全向运动仿生腿性能为目的,提出一种多目标分层优化方法对其尺寸参数进行优化。给出了腿部机构的运动学和静力学模型,构建了6项性能评价指标,包括极限步长、极限步高、两项运动学性能指标(雅可比矩阵条件数均值、运动学性能波动情况)、两项静力学性能指标(力传递能力、力传递稳定性)。分析了全向运动仿生腿各尺寸参数对6项性能评价指标的影响程度和规律。结合蒙特卡洛法提出了以极限步长和极限步高为主要指标,以运动学性能和静力学性能为辅助指标,将优化目标分层的多目标尺寸参数优化方法,对全向运动仿生腿尺寸参数进行了优化。分析了全向运动仿生腿运动学和静力学性能,末端工作空间在-0.07 m≤(x、y)≤0.07 m、5°≤γ≤85°的区域内时,全向运动仿生腿具备更好的运动学和静力学性能。基于优化所得的尺寸参数搭建了全向运动仿生腿原型样机,并搭建了单腿测试平台,通过末端加载试验验证了运动学和静力学性能。研究结果为全向运动仿生腿进一步研究奠定基础。 展开更多
关键词 全向运动仿生腿 多目标优化 尺寸参数优化 运动学性能 静力学性能
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钢拱架封口机构抓取模块传动性能分析及优化设计 被引量:1
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作者 何源福 夏毅敏 +1 位作者 李深远 姚捷 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期82-91,共10页
目前隧道掘进机(TBM)施工过程的钢拱架安装均采用人工操作的形式完成,作业环境非常恶劣,导致钢拱架支护效率低、劳动强度大、施工风险高。为此,笔者及其所在团队前期设计了一种钢拱架快速封口安装机构,用于代替人工完成钢拱架的封口作... 目前隧道掘进机(TBM)施工过程的钢拱架安装均采用人工操作的形式完成,作业环境非常恶劣,导致钢拱架支护效率低、劳动强度大、施工风险高。为此,笔者及其所在团队前期设计了一种钢拱架快速封口安装机构,用于代替人工完成钢拱架的封口作业。抓取模块作为该封口安装机构中直接与钢拱架接触的核心部件,需要具有足够的传动性能,以满足夹持作业需求。为此,文中基于螺旋理论,建立了其运动学模型,推导了输入旋量和输出旋量之间的虚拟系数,研究得到了抓取模块的传动性能,并提出了相应的传动指标;在此基础上,建立了抓取模块的尺寸参数优化模型,结合钢拱架封口件的实际抓取需求,得到抓取模块各尺寸参数的优化结果如下:卡爪与连杆的初始夹角α=88°、导杆的初始位置l_(FJ)=170 mm,导杆运动范围0~63 mm。利用ADAMS软件对抓取模块从夹持到张开的姿势变化过程进行分析,得到以下结论:卡爪末端间的距离从50.0mm逐渐增加至234.6mm,满足抓取空间需求;输出扭矩呈先增大后减小的趋势,卡爪完全张开时扭矩最小值为21.23N·m,满足输出扭矩需求。钢拱架封口成环的样机实验表明:抓取模块尺寸参数的测量值与计算模型仅相差4.5mm,说明模型是正确的;钢拱架的整个封口安装时间为8.6min,与传统人工作业相比,钢拱架封口机构的作业效率提高了20%~70%。 展开更多
关键词 钢拱架 快速封口安装机构 抓取模块 螺旋理论 传动性能 尺寸参数优化
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空间遥感器反射镜组件结构设计方法 被引量:20
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作者 王克军 宣明 +2 位作者 董吉洪 李威 张缓缓 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期304-314,共11页
针对空间遥感器反射镜组件的结构复杂性和高性能需求,对空间遥感器反射镜组件的设计方法进行了研究。提出了一种经验设计、拓扑优化与尺寸参数优化相结合的设计方法,该方法可使设计结果快速收敛,获得最优化的设计结构。采用该方法完成... 针对空间遥感器反射镜组件的结构复杂性和高性能需求,对空间遥感器反射镜组件的设计方法进行了研究。提出了一种经验设计、拓扑优化与尺寸参数优化相结合的设计方法,该方法可使设计结果快速收敛,获得最优化的设计结构。采用该方法完成了某空间遥感器反射镜组件的结构设计,通过有限元分析的手段得到了表征反射镜成像质量的RMS值,同时对整个反射镜组件进行了动力学分析计算,最后利用环境试验对有限元分析结果的正确性和设计的合理性进行了验证。结果表明:在重力载荷、温度载荷、镜面加工残差和装配误差的综合影响下,反射镜组件面形误差RMS值满足使用要求;整个结构有一个好的动态刚度和合理的模态分布,反射镜组件动态性能优良,满足使用要求。针对反射镜组件的设计,该设计方法是一种有效的、可靠的设计方法。 展开更多
关键词 拓扑优化 结构设计 反射镜支撑 CAE 尺寸参数优化
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空间遥感器Ф2m量级大口径SiC反射镜镜坯结构设计 被引量:13
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作者 王克军 董吉洪 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第7期171-179,共9页
空间遥感器的大口径反射镜的设计目标是高比刚度。为限制发射成本,尽可能降低镜体质量;为保证反射镜的功能需求,尽可能提高镜体自身的刚度,随着反射镜口径的增大,反射镜的轻量化设计更加重要。针对某Φ2 m口径天基大口径反射镜镜体的轻... 空间遥感器的大口径反射镜的设计目标是高比刚度。为限制发射成本,尽可能降低镜体质量;为保证反射镜的功能需求,尽可能提高镜体自身的刚度,随着反射镜口径的增大,反射镜的轻量化设计更加重要。针对某Φ2 m口径天基大口径反射镜镜体的轻量化设计,采用了传统经验设计、拓扑优化设计和尺寸参数优化设计相结合的综合优化设计方法,相对大口径反射镜镜体的传统轻量化设计方法,这种综合优化设计方法可使设计结果快速收敛,获得最优化的设计结构。采用综合优化设计方法完成镜体的优化设计后,Φ2 m口径天基大口径反射镜镜体的质量为326 kg,镜体轻量化率高达82.5%,单镜在光轴竖直状态,在1 g重力载荷作用下,取决于镜体刚度的评价镜体成像质量的镜面面形精度RMS值的变化量优于4.9 nm,单镜在光轴水平状态,在1 g重力载荷作用下,镜面面形精度RMS值的变化量优于4.3 nm。结果表明,镜体质量优于设计要求的340 kg;镜面面形精度RMS值变化量优于设计要求的5 nm,满足了镜体要求的高比刚度要求。 展开更多
关键词 拓扑优化 大口径反射镜设计 CAE 尺寸参数优化
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