采用信号处理的方法来考察快速成形技术,将其分层制造所产生的特有的结果--阶梯效应理解为把输入的原型表面轮廓曲线函数改造成为阶梯函数,因此可以将快速成形设备理解为滤波器组.分别采用傅里叶变换、窗口傅里叶变换和小波变换描述了快速成形的轮廓信息变化过程,认为只有小波变换可以兼具处理非平稳信号和构建出阶梯波的特点,因此最适合用于建...
在感应电动机间接磁场定向控制(IFOC)系统中,若转子电阻不能正确估计并且PI速度调节器的参数设置不当,可能因出现Hopf分岔而导致系统振荡,由转子时间常数估计误差和阻尼比、无阻尼自振频率的关系导出了发生Hopf分岔的参数条件,对IFOC系统发生振荡时的时间响应进行了功率谱分析.结果表明, IFOC系统蕴涵丰富的动力学特性,在不同参数条件下,可以是...
为了充分认识摩擦学系统的复杂性质,对摩擦学行为的混沌性进行了定量研究.在销-盘试验机上试验提取摩擦力和摩擦振动的时序信号,以此为研究对象,运用功率谱、分形维数和Lyapunov指数三种方法联合证明了这两种摩擦信号的混沌特性.研究表明,摩擦力和摩擦振动信号具有连续宽带的功率谱、分数维数和正的Lyapunov指数,即具有混沌行为的基本特征,从而...
介绍了波数域滤波迭代近场声全息算法,并对其对常规波数域滤波近场声全息的补偿作用进行了研究.从控制论的角度在理论上验证了这种算法的可行性和正确性,并且数值仿真的结果和理论分析的结论具有很好的一致性.波数域滤波迭代近场声全息能有效地弥补常规波数域滤波近场声全息由于加窗而带来的能量泄露,能准确地实现噪声源的定位.
在考虑齿轮时变啮合刚度、阻尼、啮合误差及齿侧间隙的情况下,建立了具有5自由度的二级齿轮传动系统的动力学模型.为了便于用AOM法求解,用多项式拟合齿侧间隙,而将啮合刚度、啮合误差、输入转矩波动及输出转矩波动用Fourier级数表示.利用Adomian分解算法的思想,用AOM法得到了齿轮系统的近似解析解.根据计算结果,AOM法克服了谐波平衡法的滤波缺陷...
提出了用球面像曲线和空间腰曲线来描述空间直纹面的几何性质,进而将含有C-C二副杆的空间机构近似运动综合转化为球面像曲线和空间腰曲线的自适应拟合问题,给出了近似球面像圆点、近似圆柱面腰点等定义,构造了球面像曲线的自适应圆锥拟合和空间腰曲线的自适应圆柱面拟合的统一数学模型,建立了含有C-C二副杆的空间机构近似运动综合的自适应方法,...
对基于人工材料密度的拓扑优化理论作了深入分析;推导出了一种基于人工材料密度的拓扑优化准则算法,将该算法应用于拓扑优化的计算中,并给出了基于人工材料密度的拓扑优化迭代分析流程;提出了一种卷积因子方法,用于消除拓扑优化计算结果中易出现的棋盘格式和多孔材料现象;通过数值计算验证了理论和算法的有效性;分析讨论了不同优化参数对拓扑优...
本项目主要研究了钢在热塑性变形过程中的力学行为、再结晶、冷却过程中的相变，主要成果如下：
对蛇形机器人的行波运动机理进行了研究,基于Serpenoid曲线建立了蛇形机器人行波运动的形状控制模型、运动学模型、机构动力学模型及环境动力学模型,给出了求解过程.仿真结果表明:在行波运动中,各关节输入力矩大小呈周期变化,且随其与蛇体重心距离的增加而减小.蛇体中心关节的最大输入力矩为蛇形机器人所需最大输入力矩.对称关节输入力矩幅值变...
轮式足球机器人在比赛过程中要频繁启、停和加、减速,经常以较高速度完成直行或曲线运动,每秒钟至少要调整30次位姿,因此应该具有良好的动态性能.从分析足球机器人受力出发,建立了足球机器人动态性能分析模型,分析了影响足球机器人动态特性的各种因素,得出了一系列有价值的结论,为设计高性能足球机器人提供了理论依据,对足球机器人的合理使用也...
针对Stewart平台机构的标定提出了一种方便、实用的方法--鸡尾酒法,该方法采用正解方式自动构造结构误差雅可比矩阵,并采用了与测量方式相一致的广义坐标.通过该方法可以利用各种普通的测量工具或者各种测量工具的组合使用对Stewart机构进行标定,避免了利用专门工具进行空间多维坐标测量的复杂性.同时还对标定过程中所涉及的误差雅可比矩阵的建...
应用塑性流动理论和拉伸塑性失稳准则,导出基于三种常用材料硬化曲线的拉深临界失稳载荷通解,反映了板材厚向异性、加工硬化和凸模几何尺寸的影响.四种板材的拉深试验表明,理论解与试验结果的相对误差在5%以内.分析了对应不同硬化曲线的特解适合的板材种类.指出忽略板材的厚向异性或用不匹配的方程拟合试验硬化曲线会对解的精度产生明显影响.提...
研究了亚稳相立方A1N(c-A1N)在A1N／VN纳米多层膜中的形成条件以及c-A1N对纳米多层膜力学性能的影响。一系列不同调制周期的A1N／VN多层膜采用反应磁控溅射法制备，多层膜的微结构采用小角度X射线衍射和高分辨电子显微镜表征，利用微力学探针测量了多层膜的力学性能。结果表明：亚稳的c-A1N因VN的“模板”作用生成于小调制周期的纳米多层膜中，...
在考虑了薄壁锥形件拉深过程中侧壁压缩失稳和小端拉裂两种破坏方式后,利用薄板在板平面内难以承受压应力,锥壁纬向收缩靠经向拉伸的变形特点,根据薄壁锥形件小端危险面所能提供的最大经向拉应力,求得了锥壁纬向无压缩失稳的最大相对拉深高度;根据薄壁锥形件的最大拉深载荷与毛坯外径的关系,求得了薄壁锥形件小端无破裂的最大相对拉深高度;从而...
金属橡胶是一种新型的弹性多孔材料，由金属丝经特殊制备工艺加工而成，利用金属橡胶的弹性和多孔性制备的隔振器、密封件及节流元件，特别适合于高温、低温、高真空、腐蚀性介质等非常态工况下的需求，是特种工况下普通橡胶的最佳替代品。本项目对金属橡胶的基础理论、制备工艺、专用设备及试验方法等进行了深入研究。主要成果如下。
考虑到传统生物生长法只能对简单形状进行优化的局限性,结合复杂结构的三维形状优化设计,对生物生长法提出三点改进:①不直接采用修正后节点坐标来调整网格,利用B样条函数描述修改后结构的外边界.②构造出在满足应力和几何条件下可使结构重量最轻的目标函数,进而大大增强了生物生长法在处理复杂结构形状优化设计方面的能力.③在生物生长法形状优...
介绍了一种求解任意弹性梁的新方法.该方法利用奇异函数与拉普拉斯变换相结合的方法导出弹性梁弯曲变形的普遍表达式,并利用边界条件和约束处的变形协调条件确定约束反力和变形常数(左端面的挠度和转角),对由固定和活动铰链支座、径向和角度弹性支承以及固定端等支承形式任意组合而成的,具有任意支承沉降的,承受任意载荷(集中力、集中力偶和均布...
数据臂是可佩戴的人机交互设备.首先综述了国内外数据臂的研究,其次基于平面四杆机构和空间机构运动的确定性原理,设计了一种机构测量式的新型7自由度外骨架数据臂,给出了机构简图和数据臂测量人手臂运动信息的机构原理、建立了传感器与测量关节之间数学关系模型,探讨了一般异构机器人的控制方法,然后加工出样机数据臂并进行了走直线轨迹和圆轨...
针对压电驱动器的非线性和迟滞特性,首先介绍了一种基于迭代学习控制的压电驱动器的快速电压/位移线性化方法,利用此方法所得的线性化数据对二维微动平台进行了开环精密定位控制;然后介绍了采用改进的Preisach模型对压电驱动器的迟滞特性进行建模的方法,并利用此模型也进行了开环精密定位控制研究.试验结果表明,两种方法均能达到亚微米级的开环...
通过对水电站典型应用材料(55钢、1Cr18Ni9Ti、0Cr13Ni5Mo)在冲蚀磨损过程中电化学腐蚀及抗冲蚀磨损性能研究,区分出纯磨损、纯腐蚀、磨损对腐蚀的促进分量及腐蚀对磨损的促进分量等在材料失效过程中各占的比例,考察了试验材料的抗冲蚀磨损特性及其磨损与腐蚀间的交互作用,分析了其失效机制.结果表明:不同的冲蚀速度下,0Cr13Ni5Mo不锈钢的冲蚀磨...
以正六边形蜂窝夹芯的胞元壳为例,将Euler细长杆的稳定理论与板壳力学中的稳定理论相结合,提出了薄壁胞元壳轴向受压临界载荷的计算公式和屈曲模态的三重级数表达式.根据胞元壳不同的失效形式,将其分成了短胞元壳、长胞元壳和特长胞元壳,确定了不同类型胞元壳的临界载荷控制方程和其对应的一阶屈曲模态,在此基础上提出了胞元壳临界载荷总图.用3D...
提高采样频率和检测精度是目前结构光三维测量研究中的关键问题.传统的结构光测量主要通过提取光条中心线来求取物体表面轮廓特征.以激光线光源为结构光光源,提出了针对单条线型激光光束的双特征线提取方法,从而使采样频率提高一倍.同时在算法中引入亚像素检测思想,实现对激光光束的亚像素级特征提取,提高了测量精度.对激光光束宽度与物体表面倾...
并联机构的结构使其输入和输出运动之间具有复杂的非线性关系,在该类机构的运动学、动力学、作业空间、误差分析及运动控制中均涉及大量的非线性方程组求解.介绍一种含参数的非线性方程组的解集边界求解方法,基于流形理论和数值化连续算法,可直接搜索出一个非线性系统的解集边界,计算速度快、效率高.利用上述算法,对一台实际的4自由度并联机床进...
对提出的差线栅位移传感器进行了介绍,其发明思想来源于游标卡尺的细分原理.它利用相对运动的两套标尺刻线数之差,在相同刻线条件下,在栅线之间形成了更多的物理量变化特点,得到更多的原始脉冲信号,等效于脉冲倍频或插值,达到提高分辨率的目的.介绍了这种传感器的设计思想、工作原理、波形分析、精度分析和样机试验效果等.传统的栅线刻制时只要...
研究开发了滚滑复合的新型被动关节,它兼有滚动运动副和贴塑滑动运动副的特点,可以提高并联机构被动关节的抗力矩能力和运动精度的稳定性.建立了滚滑复合被动关节结合部的变形解析求解方法,为其设计提供了依据,并对所研制的一种滚滑复合被动关节进行了解析计算和试验验证.同时给出了滚滑复合被动关节的应用方法,并在所研究开发的六轴混联数控机...
本项目主要研究了柔性转子全息现场动平衡理论及其在电力、石化、化工等行业中大型回转设备的失衡问题进行识别、平衡和平衡过程模拟中的应用，主要成果如下。
与传统的小孔节流气体静压轴承相比,气体静压多孔质轴承具有高承载能力、高阻尼和很好的稳定性等.气体静压多孔质球面轴承具有合力始终对准球心,轴承运转平稳等优点,既具有轴向限制同时具有径向限制,在工业当中应用相当普遍.给出了球面轴承的理论分析、有限元推导过程,基于有限元推导过程给出了球面轴承的理论计算静态性能.在自行研制的试验台上...
微热光电(MPTV)系统是一种新型微动力机电系统.通过试验研究,分析阐述了不同氢氧混合气流量、氢氧混合比等因素对MTPV燃烧器内的燃烧状况、管壁以及出口端面的温度分布的影响.试验证明,氢氧混合气在微型燃烧器内易实现稳定燃烧.当流量为2.167×10-5 m3/s、混合比为2∶1时,微型燃烧器的壁面温度可以达到1 300 K左右.
采用高频窄脉宽脉冲电流、高速冲液等方法获得金属镍纳米晶粒精密电铸层.分析、研究了晶粒大小对沉积层力学性能的影响.结果表明,随着晶粒尺寸的减小,沉积层微观硬度和强度性能得到了明显提高.常温条件下,沉积层晶粒从1 000 nm细化至70nm时,其抗拉强度可提高至1 160 MPa,但随着沉积层晶粒进一步细化,其抗拉强度呈下降趋势,出现与传统的Hall-Patc...
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