提出一种研究平面平台型Stewart并联机构奇异性问题的新方法。采用四元数描述旋转矩阵,并将矢量的坐标扩展为4维形式,通过分析动平台位置与姿态变量之间的耦合关系以及四元数的性质,得到采用8个二次方程式表达的运动方程组。应用该运动方程组进一步导出平面平台型Stewart并联机构的一种新的雅可比矩阵,通过对该新雅可比矩阵求取行列式,得到了奇...
我国新闻出版行业最高奖——第二届中国出版政府奖评选日前正式揭晓,《机械工程学报》荣获第二届中国出版政府奖期刊奖。为了向全社会展示这次评奖成果,进一步激发广大新闻出版工作者的社会责任感和为社会主义文化大发展大繁荣做贡献的激情，新闻出版总署于2011年3月18日在北京北展剧场举行“书香中国——第二届中国出版政府奖颁奖典礼”。
针对高压输电线路除冰机器人越障抓线过程中存在的对输电线缆定位困难的问题,提出一种基于输电线缆几何特征的单目立体视觉定位方法。该方法根据输电线缆成像的边缘、输电线缆半径和摄像机成像模型,可以计算输电线缆中轴线在摄像机坐标系下的数学表达式,从而对任意位姿的高压输电线缆进行精确的三维定位。在输电线缆准确定位的基础上,为了快速地...
针对大中型及做复杂运动的空间试验目标,提出一种机电气组合的空间微重力地面模拟系统装置。该装置水平运动方向采用气垫支撑方式,竖直运动方向采用电动机作为动力源执行部件,经减速器减速后经滚珠丝杠及直线轴承作为传动装置,控制系统采用恒力闭环系统来跟踪目标重力。考虑试验目标所受到的来自本体的不确定影响及机械传动部件的摩擦干扰,且考...
针对空间可展开天线展开过程中冲击过大的问题,提出一种天线展开轨迹与控制系统集成设计方法。利用贝塞尔曲线合成驱动索的输入轨迹,通过天线的运动学关系表达式,可以得到天线展开过程的运动输出轨迹。讨论通过改变贝塞尔曲线控制点位置得到不同天线展开轨迹的可行性,继而为最优展开轨迹设计提供了依据。并基于天线的动力学分析,给出针对展开天...
有限元法已广泛应用于结构的应变,应力及动力学分析,而利用有限元进行刚体机构的运动分析的研究较少。基于最小势能原理,推导出一种新型两端铰接间有限元连杆单元的梯度矢量、刚度矩阵和Hessian矩阵。并对关节轴线平行和共面这两种特殊几何关系下的单元模型进行研究,给出计算公式和方法。在大型可展机构中,大量存在着结构相同的重复机构和闭环运...
为解决纵横倾角较大的失事潜艇救援对接极为困难的问题,研制一种具有2自由度活动转裙的新型水下对接装置。根据装置的工作原理,建立转裙对接运动学模型,确定其可行的作业范围,并对救生艇对接时转裙位姿的调整进行仿真。研究转裙转动关节传动的结构形式及其密封原理,进行转裙总体结构的虚拟样机设计,给出转裙重要的技术参数。设计的转裙液压驱动...
针对目前迅猛发展的风电装备缺乏有效监测诊断方法开展综述,指出其研究现状和值得研究的问题。综述风力发电机的发展现状、故障特点和诊断难点,风力发电机的装机容量和规模都在逐年扩大,目前基于振动监测的风力发电机在线诊断系统尚属空白,其运行维护费用增加以及频繁事故发生所造成的巨大损失严重影响了风电的经济效益。针对风力发电机中的主要...
针对键合图难于表达的考虑间隙与摩擦时的齿轮传动系统非线性动力学问题,根据齿面摩擦、时变刚度以及齿侧间隙等非线性因素的特点,用调制阻性元件表示齿面摩擦,并用两个调制转换器分别表示主、从动轮的摩擦力臂,考虑齿侧间隙为具有分段特性的非线性函数,将轮齿沿啮合线方向的变形分为三个状态,以齿侧间隙为信号,引入功率结型结构描述考虑齿侧间...
对源于气刀附近带钢振动的连续热镀锌带钢表面质量在线控制理论和方法进行研究。建立连续热镀锌镀后冷却段的带钢振动模型,基于哈密顿原理得到振动模型固有特性的解析解,对振动模型的合理性进行数值仿真验证,结合现场测试结果和表面质量实时监测技术,提出连续热镀锌带钢表面质量在线控制的基本思想和解决方案。研究表明,带钢线张力和速度分别对...
针对索杆铰接式伸展臂的结构特点,提出基于能量互等原理的伸展臂连续梁等效动力学模型的建模方法。推导出伸展臂桁架单元的应变能与动能关于节点位移、几何结构参数及材料参数的表达形式。基于伸展臂桁架与连续梁等效模型两者之间应变能、动能分别相等原理,建立伸展臂桁架结构与连续梁等效模型之间的几何结构参数与材料参数的联系式,推导出伸展...
针对液阀故障微弱信号特征识别问题,提出一种结合非抽样提升小波包（Undecimated lifting scheme packet,ULSP）及奇异值分解（Singular value decomposition,SVD）的降噪方法。确定信号的分解层次及各层初始算子的长度后,通过拉格朗日插值公式算出初始算子,用非抽样算法对原始信号进行分解。对最后一层各频带信号进行奇异值分解降噪处理,根据奇...
结合物理模型与灰色理论,提出行星轮系齿根疲劳裂纹故障预测的新思路。针对直升机主传动系统中的2K-H行星轮系,建立太阳轮齿根疲劳裂纹损伤的物理基模型,通过仿真获得不同损伤严重度的振动仿真信号。选择并计算仿真信号的故障特征矢量,并以此作为损伤特征的标准模式,对待检信号特征矢量与标准模式进行灰色关联度分析,根据关联度对裂纹进行定量检...
引入转子动力学双平面平衡理论,将多级密封内的分布气流力等效到气缸两个端面上,建立多级密封动力特性系数识别模型。该模型考虑气缸平动和偏摆混合运动情况,并通过共振的方法放大气流力影响,从而提高识别精度。构建密封动力特性试验台,研究进出口压比、转速、偏心、间隙等因素对密封动力特性系数的影响。试验结果表明,8个刚度阻尼系数随着进出...
从一维声子晶体的波动方程出发,选用保持晶格对称性的原胞对声子晶体的能带结构进行解析分析。结果表明一维声子晶体带隙边缘的振动模式与其单个对称性原胞的固有振动模式完全一致,从而对一维声子晶体带隙特性的分析可以简化为对其单个对称性原胞固有模式的分析。研究表明,一维声子晶体中的振动模式是其各对称性原胞固有振动模式相互作用的耦合...
随着微电子机械系统（Micro electro mechanical systems,MEMS）应用的广泛化与需求的多样化,现有由参数化单元库内的结构组合的设计方法已难以满足非标设计需求。为此,给出一种支持非标结构设计的多粒度宏模型的映射提取与等效近似方法。在多粒度宏建模的MEMS设计层次和流程中,通过MEMS器件的完备有限元模型的节点关联与组合,映射提取描述系统...
在五轴联动加工中,刀轴矢量与旋转轴运动坐标之间存在非线性关系,刀轴矢量的平滑过渡不能保证旋转轴的平滑运动,尤其是当刀轴矢量接近机构奇异点时会引起旋转轴的剧烈震动,导致伺服报警,甚至损伤机床部件。通过分析旋转轴线性插补和矢量插补过程中刀具姿态的变化情况,抽象出刀具姿态误差模型。根据加工允许的刀具姿态误差,在矢量插值段中插入线...
为提高批量轴类零件加工精度及加工效率,通过分析批量轴类零件加工数据,得到加工误差分布规律;运用牛顿插值理论建立批量轴类零件加工误差数学模型;应用用户宏程序按工件序号及切削位置进行误差实时补偿。该误差补偿方法综合考虑切削力引起的误差、热误差、刀具磨损误差、机床几何误差、编程误差、检测调整误差等误差因素,全面分析各误差因素与...
针对活动线缆的布线工艺可靠性差的问题,提出一种基于弹性细杆力学模型的活动线缆物性建模与运动仿真方法。该方法针对活动线缆的柔性及连续性特性,通过建立固定的惯性坐标系、与活动线缆微元固连的Frenet坐标系和主轴坐标系等三套坐标系,并对活动线缆微元进行平衡状态下的受力分析,得到活动线缆在平衡状态下的Kirchhoff方程,进而建立活动线缆物...
针对传统等参数线轨迹连接方法的不足,提出一种简单有效的等参数线轨迹Zigzag连接方法。在该方法中,刀触点被封装成带有输入输出端口的形式,刀触点可以利用自身端口和其他刀触点的对应端口相连。为有效地组织离散的刀触点,该方法使用一种称之为轨迹线网的数据结构。为了获得轨迹线网,按连接特征点在环上的位置组建了双循环链表,以在双循环链表中...
主轴磁通作为高速电主轴机电能量转换的唯一媒介,在高速电主轴的运行过程中,磁通的大小和稳定性将决定主轴的转矩输出能力和转速差的大小,是高速电主轴设计与控制的重要参数。因此为了保证高速电主轴运行时主轴的磁通恒定不变,从高速电主轴的稳态性能出发,根据高速电主轴电路等效的基本思想和变频调速原理,论述主轴在U/f控制下低频运行时磁通减...
曲轴非圆磨削通常采用补偿单轴伺服跟踪误差的方法来提高连杆颈轮廓加工精度,但磨削运动中大惯量砂轮架会严重影响伺服系统的高速响应性,导致单轴伺服跟踪误差补偿轮廓误差效果不理想。因此引入双轴联动交叉耦合控制思想,首先工件旋转轴与砂轮架直线轴的联动运动被近似为两根直线轴联动,并建立曲轴非圆磨削轮廓误差模型,在此模型基础上设计交叉...
针对B样条曲面变形过程中存在变形区域不能自由选择、变形距离不能精确计算和操作效率低等问题,运用能量优化的思想,提出一种B样条曲面变形的算法,用于B样条曲面的变形。给出B样条曲面按节点矢量划分成曲面片的方法,将曲面片类比为有限单元法中薄壁面单元,并将作用在B样条曲面片上的外载荷分解成曲面片四个端点力的双线性插值。分别建立B样条曲...
针对普通以弹簧或压缩气体为动力的液体无针注射系统的缺陷,构建一种基于音圈直线驱动器的无针注射系统,并对该系统的喷射注射机理进行理论研究,建立喷射注射的喷射压力与系统参数（如喷孔、腔体尺寸、音圈驱动器放电电压等）之间的理论模型。搭建测量喷射压力的试验系统,并对喷射压力进行动态测试,试验结果与理论模型相吻合。对所构建的基于音...
为了精化普通滚齿机,研制高精度蜗轮加工机床,利用传动误差传递理论,对机床传动链各环节进行了误差的分解与分析,提出一套针对滚齿机传动链环节的系统修正方法。以研制的机床测量系统为测试手段,根据精密测量和误差频谱分析结果,找出滚齿机的3个主要误差来源：锥齿轮引入的短周期误差、工作台蜗杆引入的短周期误差和工作台蜗轮引入的长周期误差...
针对微细电火花加工过程中排屑困难,极易产生短路、拉弧等非正常加工现象,进而造成微细电火花加工效率低、电极损耗大等特点,基于压电陶瓷的逆压电效应提出了一种新的加工方法——压电自适应微细电火花加工技术,对其加工原理进行了详细阐述,并结合试验对该加工系统的加工特性进行了详细分析。试验证明该技术在加工过程中能够实现放电间隙与放电...
由于特征线宽的进一步细微化,超大规模集成电路的进一步发展受到平坦化技术发展水平的制约。抛光液流动性能是影响平坦化加工性能和效率的重要因素之一,为增强抛光液的流动性,在抛光垫表面增加沟槽是有效的技术手段。以带沟槽抛光垫多级粗糙表面的抛光液微流动为研究对象,采用多级粗糙表面计算机模拟生成技术和计算流体动力学新方法格子Boltzman...
基于齿轮啮合原理和数控加工理论,提出一种余弦齿廓滚铣两步加工新方法,即首先利用标准渐开线滚刀滚切出渐开线变位齿轮作为粗加工,并使其加工余量最小;再在此基础上利用立式三轴数控铣床进行铣削成形精加工。建立余弦齿廓滚切加工最小变位系数的数学模型,推导出余弦齿廓铣齿运动的空间转换矩阵,得到三轴数控铣齿成形的通用运动控制模型,分别确...
TI蜗杆传动由渐开线斜齿轮和其包络的环面蜗杆组成。按照有关TI蜗杆传动主要设计参数选择方法的研究结果,给出一对TI蜗杆传动副的具体设计参数,利用研制的砂轮修整器和专用磨头,在滚齿机上实现了TI蜗杆齿面的磨削加工,完成了钢-钢配对的硬齿面副TI蜗杆减速器的制造。采用两种常用的工业润滑油,开展了硬齿面副TI蜗杆传动性能试验,重点测试了蜗杆...
研制了一套基于激光莫尔信号的超精密定位工作台,定位台以微型计算机为核心,采用激光莫尔传感器检测位置偏差,通过光、机、电的有机结合,可实现纳米级超精密自动定位。定位装置采用串联型粗、微双驱动的精密定位系统,粗动台由步进电动机通过精密丝杠机构直接驱动,可实现大行程微米级定位,微动台由压电陶瓷驱动器驱动,可实现纳米级定位。针对系统...
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