针对中继卫星天线驱动机构,提出了一种在地面进行分级同步重力卸载的气浮试验台,对卫星天线驱动机构的性能进行测试。介绍了分级同步重力卸载的机理和气浮试验台的结构,通过运动学动力学推导,计算了天线驱动机构两个关节的驱动力矩,通过对其运行状态进行分析,得到试验台稳定运行时的重力卸载精度影响因素,包括可调弹簧机构的弹簧力、水平轴负载...
产品设计阶段,滚动导轨几何误差是未知的,具有不确定性,其运动精度亦是不确定的。为了研究设计阶段滚动导轨几何误差不确定对其运动误差的影响规律,提出将不确定的几何误差等效为滚动体弹性变形的运动误差分析方法。采用区间参数和小位移旋量描述滚动导轨的几何误差,并采用蒙特卡罗模拟(Monte Carlo simulation, MCS)方法进行不确定模拟仿真,获...
在绳索牵引并联机器人中,实时测量动平台位姿是实现高精度轨迹跟踪控制的关键环节。为此,设计一种基于高性能工业相机的高速视觉测量系统,实现绳索牵引并联机器人的运动学视觉伺服控制。设计一种基于感兴趣区域的位姿跟踪算法,并且加入Auto-Regressive(AR)模型对位姿进行实时预测,避免了绳索牵引并联机器人复杂的正运动学求解。以此为基础,构建...
基于自然界中弯曲蠕虫的运动原理,借鉴其结构特点,设计一种双腔结构的轮足式仿生蠕动软体机器人,利用硅橡胶材料的超弹性特征,通过在多气囊结构中充气挤压变形使软体机器人本体结构发生弯曲,周期性的充放气实现软体机器人的蠕动运动。引入轮足式设计,将软体机器人软体基体的蠕动运动转变为车轮的旋转运动,加快蠕动型机器人的运动速度,通过向软体...
为解决六足机器人步态规划问题,实现特定地形上机器人自由步态的优化学习,基于机器人单足步距的离散化处理,融合CPG模型的时间节拍原理与反射模型的空间规则约束机制,构建六足机器人离散化步态模型。通过机器人稳定性分析与步态规划策略研究,将复杂的步态规划问题转化为以振荡周期为时间间隔的位置状态间的排序问题,从新的视角提出了一种六足机...
提出了一种可实现平面轨迹导引的新型机构设计方法。该类机构一侧支链为串联机构,另一侧支链为可控五杆机构,通过两条支链的协调运动,使得末端操作器在运动过程中,支链两侧所受的力与速度保持一致。这一设计克服了串联机构精度受限的缺点,同时可通过可控五杆机构实现轨迹精确导引。基于螺旋理论的方法综合出一系列导引机构。对导引机构进行运动...
零耦合度(κ=0)及输入-输出运动解耦的三平移一转动(3T1R)并联机构,不仅运动学、动力学分析简单,而且运动控制与轨迹规划容易,因而在制造业中具有潜在的运用前景。根据基于方位特征(POC)方程的并联机构拓扑结构设计理论和方法,设计出一种零耦合度且部分运动解耦的新型3T1R并联操作手2-(RPa3R)3R,并对之进行拓扑特性分析,给出了其方位特征POC、自...
由固定移动副驱动的并联机构具有刚度好、精度高等优点,适合应用于外科手术领域。微创穿刺活检等手术要求机器人可驱动手术器械绕远端固定点转动。提出了一种2PURR-PUR远中心并联机构,采用螺旋理论分析了机构的自由度,确定了其运动特性。机构可执行绕远端中心的两个转动运动和一个通过该中心的移动运动。建立机构的位置模型,得到了位置逆解表达...
论文以液氢液氧火箭涡轮泵为应用背景,将超导磁悬浮技术与流体支撑技术引入到涡轮泵轴系支撑中,提出了新型超导磁力与液膜力复合轴承。充分利用了液体火箭的天然低温液体环境,能自动激发超导态并能为流场提供润滑介质。围绕磁液两种力场的物理复合、结构实现及复合轴承的服役性能和模拟涡轮泵工况的高速试验等重要应用基础问题,开展理论和试验研...
目前齿轮理论以定轴传动为基本点,规定两齿轮轴线的相对位置在传动中不变。若假设传动中齿轮轴线相对运动,可得到动轴齿轮传动。动轴传动是对定轴传动的推广,以此建立广义齿轮传动理论,解决齿轮设计和制造中的诸多问题。本研究提出动轴齿轮传动的基本假设,尝试建立动轴变速比齿轮传动理论体系,涵盖传动原理、齿面设计、齿面制造和传动机构的问题...
本文针对目前石英玻璃光学元件加工效率低,塑性域磨削难以实现的问题,研究了石英玻璃的高效可控精密磨削机理。从材料的力学响应机理及磨粒与工件接触区的应力状态入手,研究了石英玻璃磨削过程中的材料去除机理。建立了单颗磨粒划擦石英玻璃的弹性应力场解析模型。建立了磨削过程中单颗磨粒划擦原始损伤石英玻璃表面的裂纹失稳扩展临界函数,研究...
针对柔性双稳态结构跳跃路径不唯一及其力位移曲线存在不连续点(即尖点)的问题,基于有限元大变形理论建立了双稳态柔性结构的跳跃控制方程,采用多步位移载荷循环加载/卸载的方法数值模拟了跳跃过程中存在的可能屈曲模态及其变换方式,得到了其对称跳跃分岔的完整解。分析了双稳态结构参数对跳跃不连续点(尖点)和跳跃路径的影响关系,提出将结构品...
以NREL 5-MW风力发电机为研究对象,综合考虑叶片和塔筒柔性、随机风载和控制策略,利用Simulink和FAST建立包含结构动力学和空气动力学的风力发电机系统耦合动力学模型。研究叶片卡死故障紧急停机工况下风机动态特性,分析停机时叶片参数对动态特性影响规律。结果表明:叶片卡死故障紧急停机工况下,塔筒底部受到较大反向冲击载荷,塔筒底部绕Y轴最大...
提出一种采用永磁弹簧、绳索驱动、梯形布置的拮抗式变刚度柔性机器人关节,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。所述永磁弹簧装置,在绳索提供力矩一定的情况下,增加了关节刚度变化范围,同时减小操作臂的质量与惯量。对提高柔性机器人关节的运动性能具有重要意义。对关节空间与绳索空间的映射关系进行推导并利用雅可比矩阵和模型间静力学关系,得...
制动毂是动车组制动系统的重要联接部件,由于目前在其强度校核与设计中仅考虑车辆制动状态,而忽略了正常运行状态,无法解释其早期疲劳失效的机理。通过车辆正常运行状态下的制动毂动力学分析,其主要受制动盘旋转及路谱冲击作用下的两种惯性力作用,建立了制动盘毂的力学模型;采用弹性力学和动力学的方法,通过模型简化,建立制动盘与毂的变形协调条...
阻尼在机械系统中普遍存在,然而现有运动规划方法普遍不考虑阻尼衰减影响,不能体现运动过程的振动衰减效应。提出一种考虑阻尼衰减的时间最优运动规划模型。在优化模型中的定位误差约束条件基于采用Laplace方法获取的阻尼柔性运动系统的残余振动响应进行定义。同时,定义了一种包含7个独立设计变量的三阶非对称S曲线运动规划模型以便于在运动规划...
研究主动振动激励对盾构刀盘掘削的推进力及扭矩的影响。在加振动激励影响下,刀具与土体接触状态变化和土体结构参数不稳定,实现了盾构刀盘振动掘削减阻的效果。在数值模型中,土壤失效采用Drucker-Prager破坏准则,利用LS-DYNA软件建立了刀盘掘削土壤有限元动力学模型。刀盘在推进和圆周旋转方向分别施加主动余弦激振,对掘进过程中的刀盘推进力及...
超声纵-扭复合振动加工具有加工效率高、切削力及切削热量较低、可降低刀具磨损等优势,而纵-扭复合空心变幅杆可提供较好的冷却和排屑效果。利用四端网络法设计了圆锥过渡空心复合变幅杆,在其锥面开设螺旋沟槽作为'模态转换器',从而在变幅杆末端成功输出纵-扭复合振动。通过有限元仿真探究了螺旋沟槽数目n、螺旋沟槽角度θ及沟槽槽宽w对谐振频率f...
针对数控机床精度保持性定量评价难题,分析精度保持性基本内涵,提出精度保持度的概念,并给出精确数学描述;在此基础上,建立基于多体理论的机床空间位置精度保持性评价模型,形成机床精度保持能力的刻画与表达。采用SOBOL全局敏感度分析法,分析各误差项时变状态对机床空间位置精度保持度的影响,实现误差溯源。以某三轴立式加工中心为实验对象,对机...
数控机床在制造行业中有着广泛的应用,数控机床精度对保证被加工零件质量起着关键作用,对机床平动轴几何误差进行补偿是进一步提升数控机床加工精度能力的重要手段。几何误差建模是几何误差补偿的基础,通常采用18项或21项几何误差建模方法,基于这两种建模方法,进行误差检测、辨识与补偿。但这两种建模方法对误差补偿的不同影响还没有系统的验证...
由于机电产品服役环境中存在各类负载,增加了其关键零部件(如曲轴)的状态不确定性,极大阻碍了机电产品定期维护及其关键零部件(如曲轴)的服役维护及末端再制造。针对这一问题,基于曲轴连杆部件的动力学分析,构建磨损间隙下曲轴连杆部件碰撞能量消耗模型。同时结合在线监测技术,基于台架实验获取发动机服役状态监测数据,并利用小波包分析方法提取...
摩-磁复合制动将摩擦制动和磁力制动的优点有机结合起来,是一种很有前途的新型制动方式,但目前对摩-磁复合制动性能及其调控方法的研究还存在很大不足。利用摩-磁复合制动性能检测试验台,开展了有、无磁场作用下的模拟制动试验,分析了摩-磁复合制动性能的变化规律;提出制动过程恒力矩制动的控制目标,利用BP神经网络和模糊PID等智能技术分别设计...
利用分段的多项式插值方法对挖掘机自主作业时的运动轨迹进行规划,存在优化轨迹不平滑或各关节存在不必要的往复运动等问题,导致挖掘机各关节受到较大冲击,影响挖掘机的使用寿命。针对挖掘轨迹规划存在的问题,提出了基于4-3-3-3-4多项式的关节角度分段插值策略以实现挖掘机最优时间轨迹规划。该策略利用4-3-3-3-4多项式,以角速度和角加速度为约...
微量润滑技术作为一种绿色高效的加工方法,具有切削液用量少、切削力低、防止黏结、延长刀具寿命、提高工件表面质量等优点。但在特定工况下单独使用微量润滑技术又存在润滑不充分、冷却性能不足等问题,为此专家学者提出了若干种微量润滑增效技术。综述了微量润滑增效技术的原理、实施方案和工艺应用的最新研究进展,旨在扩展微量润滑技术的应用...
为了实现石英玻璃的高效低损伤超精密磨削加工,研究不同粒度金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面和亚表面质量,建立表面粗糙度与亚表面损伤深度之间的关系模型。通过石英玻璃磨削试验研究400#、1 500#、2 000#和5 000#金刚石砂轮磨削石英玻璃的表面微观形貌、表面粗糙度及其亚表面损伤深度,分析相应的材料去除方式;基于压痕断裂力学理论分析脆性域磨削...
微细球头铣刀因其在制造复杂的曲面和零部件方面具有很大的优势而广泛应用于微机械加工领域。目前多轴数控磨削方法仍是实现微细球头铣刀批量化制造的主要方法,但是由于微细球头铣刀尺寸小,误差敏感性大,在刃磨过程中难以保证其制造精度和质量,因此迫切需要精确高效的刃磨方法来提高微细球头铣刀制造精度,降低其刃磨制备难度。为此,基于球面等导...
在大批量干切削加工中,通常使用压缩空气对切削区进行冷却。为解决干切削机床的热平衡问题,提出一种干切削机床压缩空气冷却系统热力学模型及热平衡控制方法。建立了喷嘴出口处压缩空气的温度、速度及质量流量与压缩空气冷却系统及环境相关参量的热力学关系模型,进一步建立了干切削机床热平衡模型,然后以压缩空气的温度、质量流量及供给时间为调...
钻削加工碳纤维复合材料(Carbon fiber reinforced polymer CFRP)时会产生粉末状切屑,能否及时排屑会影响刀具的使用寿命,扩散的切屑对环境、加工设备及操作者有较大的危害。针对碳纤维复合材料制孔加工中切屑无法实现实时回收的问题:提出一种新型钻削加工排屑工艺系统——吸气式内排屑系统,它能够及时有效地排出制孔加工中产生的切屑,实现绿色...
放电加工中,工具电极和工件间的间距确定是该类加工方法中的难点,间距过大,导致放电加工过程停止,间距过小,则会产生短路或者工件表面烧伤等。因此,获得合理的放电加工过程的极间间距范围,并精确的描述其模型成为关键。以N型单晶Si的放电加工为背景,分析了极间绝缘介质被击穿后放电通道中等离子体伏安特性曲线的变化趋势,从理论上证明了放电通道...
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