为了解决轮式火星探测车在松软地面上的通过性受到轮-地作用机制限制的问题,提出一种具备轮-步复合移动能力的四轮火星探测车构型。基于地面力学数值计算方法对制动轮附着力和驱动轮牵引力进行了比较,明确了该车的地面力学机理。提出一种双摆杆式步行机构,确定了移动系统结构。利用带传动关联双摆杆步行机构的两个回转运动,使其比独立驱动具有更...
搭建了电动并联式轮足机器人的运动学模型,在单腿工作空间约束和行走稳定性约束条件下完成了间歇步态和旋转步态的基本步态设计,保证机器人在大负重情况下的全方位稳定行走。分析了机器人运动速度矢量与不同基本步态之间的对应关系。提出了基于速度矢量的电动并联式轮足机器人全方位步态切换方法,分析了步态切换的最佳时机,详细介绍了不同种步态...
提出一类全域恒平衡并联机构构型,该机构由内外双层并联机构组成,其中内层平衡机构具有雅可比矩阵恒定的特性,在工作空间任意位姿下无须实时控制输入力的大小和方向即可提供恒定的平衡力。利用虚设机构法和影响系数法建立这类机构的动力学模型,以3-PUU/3-PRRR机构为例,分析验证了3-PRRR平衡机构相比与配重法所具有的优势。3-PUU/3-PRRR并联机构...
驱动冗余作为机构驱动力优化配置的一种有效手段,它的输入力大小以及冗余方式会对并联机构主驱动力有较大的影响。基于虚功原理建立了驱动冗余情形下的动力学方程,采用最小二范数解作为冗余驱动的输入。并以Z3并联动力头为例,理论推导和计算了其在单冗余驱动与多冗余驱动下主驱动力的大小,分析了不同冗余方式对主驱动力配置的影响。最后,将理论...
当机械臂系统的运动存在过程噪声,或其外部闭环反馈传感器存在观测噪声时,机械臂的单次实际运动轨迹会随机地偏离预定义轨迹,但多次重复运动时又服从一定概率分布,也就是系统存在高斯运动。以自然界最为普遍的高斯分布描述机械臂系统运动状态的非确定性。用概率论的方法结合机械臂本身的线性控制及卡尔曼滤波对机械臂可行轨迹进行规划和先验概率...
运用半解析法精准搭建出球头铣刀与工件接触区域边界的投影方程,对铣削系统时滞动力学方程进行全离散时域数值求解,在单齿周期内球头铣刀视为圆弧切削的基础上,通过接触区域投影和切削刃投影不同时刻的关系,确定出数值求解方程中所需要的瞬时参与切削刀刃的实际切削部位,利用Floquet定理获得了不同转速下的临界切削深度,构建出了高精度的球头铣...
轴承旋转精度的高低取决于轴承回转误差的大小,而轴承回转误差又取决于轴承零件的几何精度。因此,研究轴承零件几何误差和轴承回转误差的关系对轴承零件加工公差合理分配及成品轴承精度预测有重要意义。为此,提出一种基于几何和载荷约束共同作用下圆柱滚子轴承回转误差计算方法。在几何约束模型中,考虑轴承内圈滚道、外圈滚道和滚子表面的尺寸误...
传统力学模型很难准确预测冲击载荷下磁流变缓冲器的动力学行为,关键原因之一是未考虑惯性效应和局部损耗、或仅考虑其一。针对此问题,从理论与试验上研究分别考虑惯性效应、局部损耗,以及两者同时作用下的环形通道磁流变缓冲器动力学行为。基于Herschel-Bulkley(HB)本构模型,考虑惯性效应,利用平均惯性效应法,推导出环形通道内磁流变液的平均加...
针对弹塑性倾斜冲击问题,测量和预测冲击对象在接触冲击过程中的运动参数及接触力仍然是一个难点。考虑振动响应的影响,结合假设模态法和广义动量定理建立冲击对象的运动模型;根据Jackson-Green模型,将振动响应考虑到接触变形中,系统探讨和研究了弹塑性接触冲击过程中的接触力变化;基于数字图像处理方法,通过设计多标识点的冲击试验,描述与跟踪...
表面作为零部件的"指纹",其科学性是开展后续润滑、接触、摩擦磨损、监测控制等研究的基础。现有学者多从单层表面视角出发理解表面,而忽视了双工序、磨损等表面存在的双高斯分层特征。少量学者受到双工序表面加工制造过程的启发,提出了双高斯分层表面理论,并成功拓展至磨损表面的研究。从表面表征仿真、润滑接触、摩擦磨损、监测控制四个方面归...
针对橡胶滑动接触界面,利用自主研制开发的光学原位观测线性往复式摩擦试验机,通过控制蒸馏水与添加剂的配比,对不同润湿性液体润滑条件下的橡胶滑动摩擦过程进行了试验性探究,在此基础之上建立了固-液接触角与橡胶滑动摩擦因数之间的关联性,以期从微观界面润湿的角度解释湿滑条件下橡胶滑动摩擦因数变化的原因。研究表明:当润滑液进入橡胶滑动...
在修正精密钢球传动受力模型和相对滑动模型基础上,建立精密钢球传动啮合副耦合热弹性半解析接触模型。采用热源法推导啮合副接触温升的半解析式,并利用影响系数法计算考虑耦合热弹性影响的啮合刚度和啮合副变形。为提高模型的计算效率,给出了对应公式的离散卷积形式。深入分析精密钢球传动的耦合热弹性接触特征,并通过对比分析验证半解析模型的...
以羟乙基纤维素(HEC)作为水基润滑添加剂,研究面接触条件下HEC润滑液的润滑特性。采用红外光谱仪分析HEC化学组成,结合分子动力学模拟分析HEC与水分子的相互作用,采用白光干涉三维表面形貌仪测量试样的表面形貌,借助微摩擦磨损试验机(UMT-2)探究转速、载荷、质量分数对润滑液润滑特性的影响。结果表明:HEC可以与水分子形成中、高强度的氢键;转速...
静电微量润滑(Electrostatic minimum quantity lubrication,EMQL)技术可显著提高荷电润滑液滴在加工区域的润湿、渗透和沉积性能,改善气雾的润滑冷却能力,降低切削环境油雾浓度。在构建静电微量润滑切削加工系统的基础上,分析了EMQL下荷电电压对润滑油液滴粒径、分布、润湿性和沉积性的影响。研究了EMQL的稳态换热能力,加工环境油雾浓度和切削...
纵扭超声振动加工在碳纤维复合材料等硬脆性材料上的应用越来越得到重视,针对现有纵扭超声换能器存在扭振分量较小或纵扭节面不重合等问题,设计一种新型的纵扭超声换能器。通过理论解析法设计了一种指数型变截面杆纵振超声换能器,然后在指数型变截面杆上设计螺旋槽,将一部分纵向振动转换为扭转振动;利用有限元软件分析螺旋槽结构参数对纵、扭谐...
低碳设计纳入产品全生命周期对环境的影响因素,是协调产品常规性能与低碳性能的回溯设计过程。设计知识重用技术在已有设计知识的基础上提高产品低碳设计效率,而知识重用的前提是相似实例的检索。提出一种基于关联函数的多属性相似实例检索方法,结合原有多维关联函数构造方法和侧距原理,将可拓一维关联函数拓展到多维,从最优点只在中点的应用条...
机械加工工艺单元是机械加工过程的基本构成单元和活动的主体。为适应机械加工过程能量精细化管理的要求,通过分析机械加工工艺单元设备层、制造单元层的能量消耗动态特性,建立面向不同层级的能效指标体系。基于多分辨率实体(Multiple resolution entity,MRE)的思想,采用离散事件系统规范(Discrete event system specification,DEVS)的层次化建...
目前毛坯尺寸基准的确定忽略了其具体的机械加工过程,均采用零件图的基准,即毛坯的各个尺寸都是在零件图对应尺寸上加减总余量而生成,这已成为一种经典的设计方法,但该方法显然没有按照毛坯尺寸影响加工过程的规律来确定其基准,将会导致较多的毛坯尺寸误差累计到加工过程而产生不利的影响。基于尺寸路径图原理阐述毛坯尺寸及其基准的特点,以毛坯...
针对再制造机床装配过程中存在的装配精度低,再制造资源利用率低以及生产成本高等问题,提出一种新的再制造机床综合优化选配方法,综合考虑装配精度、再制造资源利用率与成本,采用田口质量损失函数与剩余件成本函数,以封闭环尺寸链为约束条件,在保证装配精度及最小成本的目标下,建立综合选配模型,并给出基于粒子群遗传算法的模型求解过程,求解出...
磨削加工是制造航空发动机镍基合金零件的重要方法。为进一步提高镍基合金磨削加工的材料去除效率、提升工件表面质量,国内外学者开展了诸多基础理论与工艺探索工作。在概述镍基合金材料磨削加工技术发展过程的基础上,全面总结了国内外学者在镍基合金材料磨削去除机理、磨削工艺特性、磨削加工新方法等方面的主要研究成果,并对镍基合金磨削加工...
针对非特定内外廓形的刮削加工,基于刮削加工原理与展成运动,提出一种基于离散廓形包络的切削齿刃形曲线通用计算方法,适用于任意结构前刀面,并给出切触点的求解方法与相应的空间刮削切触运动的计算仿真方法。首先剖析了刮削加工原理,从工件、刀具和运动配置参数角度构建了刮削加工的运动学模型;然后,基于曲面共轭原理分析了刮削加工的正逆问题,...
超声辅助磨削在硬脆材料加工领域的诸多优势已被广泛认可,研究超声辅助磨削机理对于促进超声辅助磨削工艺技术的应用有重要价值。通过单颗金刚石压头模拟砂轮磨粒,在反应烧结碳化硅(Reaction bonded silicon carbide,RB-SiC)上进行超声振动辅助的划擦试验,研究超声辅助磨削的材料去除行为。对比分析了划擦过程中不同超声振幅下的法向划擦力和切...
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