柔性索并联机构具有工作空间大、能耗低和惯量小等优点,适合于重载及长径比大的工件吊装对接。提出一种七索驱动的6自由度柔性并联对接机构。借助静力学方程推导出该七索柔性并联机构的结构矩阵,并根据结构矩阵的零空间,计算得到设计参数下的可控工作空间和可行工作空间。通过比较工作空间大小,确定出动平台铰接点角度、动平台半径和下拉索分布...
研究空间柔性伸杆机构的振动抑制问题,提出一种基于伸杆机构自适应指令整形（Adaptive input shaper,AIS）与航天器本体输出反馈控制相结合的复合控制策略,基于经验传递函数估计方法（Empirical transfer function estimate,ETFE）,建立最优指令整形器（Optimal arbitrary input shaper,OAIS）的自调整机制,得到改进的自适应指令整形器。以金字...
时延以及不确定性等因素容易造成双边遥操作系统操作性能差,甚至不稳定等问题。为了解决这一问题,针对主、从端不同的任务特点,提出一种新的双边遥操作系统控制结构。由于主端在实现力反馈时易受扰动影响,设计一种非线性扰动观测器用于扰动的在线估计并进行补偿;从端采用基于滑模的阻抗控制以保证精确的位置跟踪和与环境的期望交互。利用Liewell...
变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究作者：张克涛毕业学校：北京交通大学指导教师：方跃法,戴建生空间机构拓扑与几何结构描述是机构学至关重要的研究内容,也是机构创新设计所依据的重要基础理论之一。本文针对包括变胞机构在内的空间机构拓扑与几何结构的数学描述,提出了能够准确描述机构拓扑结构约束的新方法。
为保证星载索网天线反射型面具有一定的刚度和热稳定性,展开态的索网结构须具有一定的预应力。结合天线索网结构的组成特点,将索网结构的预拉力设计过程分为三个阶段：优化设计前索网面索段的预拉力;计算纵向拉索的索段预拉力;优化设计后索网面的索段预拉力。在前、后两次网面索段预拉力的优化设计中,网面索段预拉力的均匀化程度以网面中各索段...
混合驱动柔索并联机器人是机电高度集成系统,其动态性能由结构系统和控制系统共同决定。为了提高混合驱动柔索并联机器人整体系统的动态性能,并考虑到其结构系统和控制系统的密切耦合关系,对混合驱动柔索并联机器人的结构系统与控制系统进行集成优化设计。描述混合驱动柔索并联机器人系统的结构和运动过程;根据闭环矢量原理和机构的几何特征,对...
考虑数学模型难以精确获得及带外部干扰情况下,针对自由漂浮空间机械臂的轨迹跟踪控制问题,提出一种基于神经网络的自适应鲁棒控制策略。基于Lyapunov稳定性理论设计理想控制器,进而推出系统的不确定模型。利用神经网络的学习能力逼近系统不确定模型,从而避免保守上界的估计。利用线性化技术并结合Lyapunov函数,设计包括权值及隐层参数在内的在...
讨论控制力矩受限情况下,参数不确定的漂浮基柔性空间机械臂系统的智能控制问题。结合系统动量守恒关系和拉格朗日-假设模态法建立系统动力学方程。为了同时实现漂浮基柔性空间机械臂系统载体姿态和关节运动轨迹的渐近跟踪以及系统弹性振动的抑制,基于奇异摄动法将系统分解为快变和慢变两个子系统。针对快变子系统设计二次最优控制方法以抑制柔...
复杂曲面零件在汽车精密覆盖件、舰船螺旋桨和航空发动机叶片等零件开发中广泛应用，研究复杂曲面零件的数据拼合与精密加工技术是提高具有复杂曲面特征的产品加工精度和效率的关键。本文研究了数据拼合、加工路径生成、曲面寻位等数据处理关键技术，主要研究工作和创新之处体现在以下几点。
为解决超声雾化喷嘴振动系统某些组成段细杆无简单解析解的设计问题,提出分段近似的模拟计算方法,并对超声雾化喷嘴的振动系统进行设计。利用力电类比方法,基于常见的纵向振动变截面细杆的四端网络,通过对无简单解析解的变截面细杆进行分段近似,建立振动系统的整体传输矩阵,进而实现超声雾化喷嘴振动系统的设计分析。采用不同的模拟精度,以单段...
近场声全息（NAH）是一种用于机电产品噪声源识别定位和辐射声场可视化的前沿技术。它可以高分辨率地重建出机电产品的表面声压和法向振速，还可以预测机电产品所辐射的三维声场中任意点处的声压、质点振速和有功无功声强等声学量，从而为机电产品的故障诊断、噪声振动控制、低噪声及声质量设计等提供依据。
建立板结构的三维谱元法模型和结构-压电晶片耦合模型,对铝合金板中Lamb波的传播机理和与损伤作用规律进行研究。以单点激励力模型研究了板中Lamb波的频散关系,从理论上对所建立的模型进行了验证;基于压电晶片模型研究了在施加电压激励条件下导波的传播规律;研究单一压电晶片、板中上下表面施加同相位或反相位激励电压的两个压电晶片三种情况下...
为了研究铰链副对卫星太阳阵展开过程接触碰撞的扰动影响,针对其链式拓扑结构漂浮基无根树特点,描述其运动学关系,并利用Largrange和Newton方法推导太阳阵系统递推动力学模型,克服了非线性多自由度系统获得解析解的困难;进一步通过动量守恒,并采用非线性弹簧阻尼及摩擦的接触碰撞约束力,构建太阳阵展开过程的广义动力学模型。通过太阳阵展开过程...
为研究综合传递误差的随机波动对风力发电机齿轮传动系统动力学特性的影响,考虑齿轮时变啮合刚度、综合传递误差等因素,建立风力发电机行星齿轮传动系统纯扭转动力学模型。以随机风速引起的齿轮系统转矩波动作为行星齿轮系统的外部激励,对某1.5 MW风力发电机行星齿轮传动系统的动力学特性进行仿真分析,得到系统各响应量时域内的统计特征和齿轮副...
电动机电流信号分析广泛应用于电动机本身的监测,但用该项技术监测与电动机相连设备的研究却很少。提出应用异步电动机的电流信号的调制信号双谱分析方法,实现对与电动机连接的齿轮传动系统的故障监测。试验表明调制信号双谱波峰的升高可以作为检测故障的依据。齿轮的故障可通过观测相关轴的双频波峰的变化进行诊断,与齿轮直接相连的轴产生较大...
通过将激光表面织构技术应用于发动机缸套表面,建立缸套-活塞环摩擦副混合润滑理论模型,并以桶面环为例,计算缸套表面织构对摩擦副润滑摩擦性能的影响规律。计算结果表明：缸套通过激光表面织构后,其润滑摩擦性能得到改善,凹腔织构效果要优于沟槽织构效果,在各行程中部油膜厚度最大增加了29%左右,而摩擦力峰值下降30%左右。通过发动机对比台架试...
针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫...
在微流体、自清洁材料、生物材料、食品制药等领域,很多零部件工作表面需要具有特定的润湿性以满足使用要求。材料表面微观形貌对表面润湿性具有重要影响,表面微观形貌包括多方面参数,针对1Cr18Ni9Ti材料,以电化学蚀除法为技术手段,通过大范围内调整加工参数,获得不同表面微观形貌,以表面形貌参数中的轮廓算术平均偏差Ra、微观不平度十点高度Rz...
给出负游隙双排四点接触球轴承接触载荷分布的计算模型。采用Newton–Raphson法计算了某型号双排四点接触球轴承在联合载荷时不同负游隙下的接触载荷分布情况,分析负游隙与轴承接触载荷分布的关系,并与经验公式的计算结果进行对比。结果表明：计算模型正确合理。随着负游隙绝对值增大,发生4点接触的钢球数越多,直到所有钢球都发生4点接触;轴承中...
滚动轴承运转过程中的动态接触特性与轴承使用寿命密切相关,目前主要是利用各种数值模拟技术开展轴承动态接触行为研究。通过在ANSYS/LS-DYNA研究平台上开展不同模型设计参数下滚动轴承动态接触特性的数值模拟研究,考察材料模型的设计、边界约束模式的选择和单元大小的定义等因素对数值模拟结果的影响情况。研究结果表明,由刚性体内外圈模型计算...
梯度结构陶瓷涂层以其优异的抗热震性表现出巨大的工程应用前景。为推动梯度陶瓷涂层在机械零件表面强化上的应用,采用＂三明治＂式梯度结构形式,建立镍基氧化铝梯度陶瓷涂层在冲击载荷作用下有限元模型,分析冲击载荷作用下涂层的力学性能,以及梯度层的结构形式、厚度及层数等参数对涂层的力学性能影响。结果表明：较无梯度结构陶瓷涂层相比,梯...
机床能量消耗问题的研究正在国际上兴起,机床能量消耗系统的建模问题是其热点问题之一。现有的功率方程或功率传输模型是一类描述能量变化率的瞬态能量模型,应用于实际生产现场的多时段和多传动链组成的机床服役过程（Machinetools’service process,MTSP）尚存在困难。为此,从面向应用需求出发,对MTSP机电主传动系统（Electro-mechanical main ...
以对机床精度影响较大的几何误差为对象,通过理论与试验相结合,对其进行较深入的研究。基于多体系统理论,综合考虑各轴定位误差、直线度误差以及角度误差等几何误差元的耦合作用,提出一种机床综合误差建模方法,并在机床坐标系下建立三轴数控机床综合误差模型。通过利用激光干涉仪的大量试验得出定位误差、直线度误差以及角度误差曲线,分析证实定...
依据ISO和ASME标准建立龙门数控（Numerical control,NC）机床热误差测试条件,通过主轴恒转速和变转速热误差试验分析主轴箱温度场分布及其对主轴热误差的影响趋势。建立龙门机床误差元素模型,分析影响机床各坐标轴加工精度的主轴热误差分量。研究发现,主轴热误差和主轴箱温度存在单调对应关系,温度对主轴轴向的热伸长误差的影响要远大于主轴径...
提出一种基于偏差传递的二维多工位装配夹具系统公差可行稳健设计方法。分析二维多工位装配尺寸偏差传递关系,建立由定位销和零件定位孔（槽）公差引起夹具定位偏差的偏差流状态空间模型。采用数论网格方法对定位销和零件定位孔（槽）公差进行采样,将得到的公差样本代入夹具定位偏差模型,求得夹具定位偏差样本空间,将夹具定位偏差作为状态空间模...
针对载人空降乘员安全防护问题,基于气囊缓冲原理设计一种全新的气囊缓冲座椅和仿生气囊护颈,更有效地对空降乘员实施全方位的保护。通过开展装备落地碰撞试验对气囊缓冲装置的数值模型进行校正,并运用微型多目标遗传算法对气囊装置的动态特性参数进行优化,结果表明该方法不但能减少空降试验次数与昂贵试验成本,而且还能为工程人员提供多种方案...
针对喷雾电火花铣削加工（Electrical discharge milling,ED-milling）建立电蚀坑形成过程的热-流耦合模型,并改进电火花加工中放电能量在阴极及阳极分配系数的判断方法来为所建立的蚀除模型提供边界条件。此外,通过试验得到不同放电参数下的电蚀坑半径,并对蚀坑半径随脉宽和电流变化的规律采用最小二乘法进行拟合作为等离子体扩张方程。基于材...
提出采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理来加工核主泵用流体静压密封环圆锥面新方法,对密封环圆锥面的径向轮廓误差随砂轮半径、回转台与砂轮中心距,砂轮俯仰角、砂轮侧偏角的变化规律进行深入分析,发现选择适当的机床结构参数,采用工件旋转杯形砂轮切入磨削原理加工核主泵用流体静压密封环圆锥面时,由磨削原理引入的径向轮廓误差极小,为纳米量级...
微磨削作为微尺度硬脆材料元器件的一种重要加工方法越来越受到重视,分析硬脆材料微磨削材料去除机理、提出其应为脆性去除与延性去除的综合作用,并就硬脆材料微磨削中材料去除过程与传统磨削方式的不同建立微磨削表面形成模型。为揭示硬脆材料微磨削过程的表面形成机理,验证所提出的微磨削未变形切屑厚度hm与微磨削表面粗糙度Ra计算模型的科学...
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