为了提高机床控制精度,设计一种可以精确预测面向切削力修正的主轴回转精度分析方法。为验证回转精度预测准确性,建立一套不需要通过标准球实现的主轴回转精度分析系统,可以针对具体切削工况开展主轴回转精度测试。研究结果表明随着进给速率和切削深度改变,形成了具有规律性的同步误差,切深受到同步误差因素的影响程度最大,而进给速度次之。受切削载荷影响,主轴回转精度显著改变,同步误差和切削载荷具有正相关关系。在变进给及变切宽条件下,测试结果与仿真结果相近,最大误差为0.2μm。设定切宽12 mm与进给速度1200 mm/min时,分离得到的圆度误差与100 r/min空转时圆度误差相比相吻合。

针对现有转阀难以实现输出激振波形频率、幅值、偏移同时控制的问题,提出一种新的液压多路激振阀,建立了阀控激振系统的动力学模型,仿真辨识了输出波形频率、幅值、偏移等控制特性。在此基础上,设计制造了液压多路激振阀样机,并对其输出波形频率、幅值、偏移等控制特性展开了实验辨识。研究结果表明所提液压多路激振阀对于输出波形频率、幅值及偏移均有很好的控制特性。其中,波形频率与阀芯转速成正比,频率范围为1~100 Hz;波形幅值与阀芯轴向位移及供油压力均成正比;波形偏移与两阀芯轴向位移差值也成正比。

【目的】液压机械臂具备负载能力强、响应速度快、无极调速范围大、受辐射电磁干扰小等特点,被广泛应用于隧道掘进装备、桥梁建设装备等交通基础设施建设领域。文章旨在总结液压机械臂的接触作业控制方法,介绍力与位置精确协调控制方法,最后对其未来的研究方向提出展望。【方法】在实际工程应用中,液压机械臂常常要与外界环境进行接触,而其接触作业控制涉及与位置的精确协调控制,而力与位置的精确控制需要精准的动力学模型和末端力的精准估计。【结果】国内外学者针对力与位置精确协调控制进行深入研究,在实现液压机械臂稳定、准确、安全接触作业取得了一些重要的研究成果。【结论】针对这些成果,阐述了液压机械臂在动力学建模、动力学参数辨识、末端接触力估计方法和柔顺控制等方面的研究内容,并且对下一步的研究提出了...

针对仿蛇机器人结构复杂,关节寿命短的问题,文中设计一款波纹管蛇形机器人结构。利用Solidworks建立蛇形机器人三维模型,然后构建了蛇形机器人的D-H坐标系及简化模型,并对模型进行了关节约束分析及动力学分析,推导了波纹管蛇形机器人的动力学模型。并且通过ANSYS和Adams对蛇形机器人进行了磨损仿真和运动仿真,仿真结果表明,波纹管避免了蛇形机器人直接与地面接触,减少了蛇形机器人的运动磨损量,提高了使用寿命,且在运动时其速度、加速度过渡平滑,速度能在1s内达到最大值100mm/s,在零点处无反向变化;力矩变化无冲击,蛇体长度变化平稳,无侧滑及停滞等不正常状态,运动效果较好。

直动型溢流阀被广泛用于水下动力设备的供能调节,但下潜水深的变化时常使得其动态稳定性无法保证,以至于在到达一定水深之后,溢流阀阀口会出现异常的压力波动现象,影响其正常的工作状态。为此,开展流固耦合分析,建立了直动型溢流阀的两自由度动力学模型。通过无因次化后模型的求解,实现了对试验测试信号中振动深度的准确复现,并进一步分析了溢流阀阀芯的轴向和纵向振动状态随水深的变化,以及在部分深度下阀芯振动的多稳态共存现象。所建立的动力学模型中的非线性因素为试验测试信号中发现的压力波动特征提供了理论解释,从而为通过对溢流阀的优化设计来解决溢流阀的大振幅脉冲振动提供了模型支撑。

滑块式球形转子泵结构简单,无工作死点且一周双排量,适用于超微型液压泵,但旋转盘的往复式运动和流量脉动会造成振动加剧。对球形泵进行动力学建模,得到活塞的惯性力偶矩,以及旋转盘运动时产生的陀螺力矩。由力矩曲线可知整体力矩大小取决于陀螺力矩。建立球形泵的容积方程,对其用插值法取得流量变化曲线。采用多泵合成的减振措施,抵消陀螺力矩和流量脉动,降低振动。通过ADAMS-Vibration对整机在力矩作用下的振动响应进行仿真,MATLAB模拟多泵的流量变化曲线,多泵的振动幅值和流量脉动均大幅减小,证明减振措施的有效性。

目的:为实现气动肌肉机械腿关节角度跟踪,设计两自由度气动肌肉机械腿。方法:对拮抗气动肌肉到关节传动问题,建立关节驱动机构模型;主要分析四连杆膝关节力矩静态特性,设计膝关节力矩到气动肌肉拉力的映射关系。机械腿摆动采用双闭环控制策略,外环为位置PD控制,在控制输出中加上机械腿动力学计算力矩项;内环为气动肌肉拉力控制,设计拉力前馈控制器和误差补偿控制器。结果:进行机械腿摆动控制仿真和实验,关节角度跟踪误差在±3°以内。结论:结果表明关节建模有效,动力学控制可实现机械腿关节角度跟踪。

针对七自由度重载液压机械臂,建立精确、高效的重载液压机械臂系统逆动力学模型。利用牛顿-欧拉递推法、Spong柔性关节模型和Stribeck摩擦模型建立机械臂动力学模型;利用Creo完成机械臂三维模型搭建并导入ADAMS分析计算。与试验结果对比,确定系数均大于0.6,与无摩擦纯刚体模型计算结果相比有明显提升,验证了建模方法的准确性。

由于内部激励和外部扰动的存在,罗茨真空泵在工作过程中会产生很大的振动问题。为了更好地对罗茨真空泵转子系统进行动力学分析,采用集中质量法,考虑电机、齿轮、罗茨转子等结构的基础上对系统进行动力学建模。采用牛顿欧拉法分别建立了转子系统的纯扭转模型以及偏心弯扭耦合模型的振动微分方程并考虑了重力的影响。研究发现由于齿轮啮合时变刚度的存在,转子系统存在稳定性问题。同时由于偏心的存在,转子的弯曲振动和扭转振动存在相互耦合。研究内容为之后对系统的稳定性分析以及弯扭耦合振动分析奠定了基础。

为了全面分析4自由度液压机器人的综合性能提出了基于数字化虚拟样机RecurDyn的仿真方法。以1台试验性4自由度液压机器人为对象系统研究机器人的运动学特征。在RecurDyn中导入由CATIA建立的几何模型进行动力学的仿真分析并通过Matlab对运动学和动力学进行数学建模计算来验证RecurDyn的正确性。该研究方法从系统的角度对4自由度液压机器人的性能进行了综合评估提高了产品的开发速度和精度降低了开发成本。