六自由度并联平台的灵敏度分析与参数优化

六自由度并联平台的动态特性直接影响其运动精度.本文在对六自由度并联平台采用动态特性灵敏度分析的方法的基础上,确定那些对平台的动态特性的影响最敏感的结构部位和设计参数,以便有的放矢地对平台的敏感部位进行改进,达到优化设计的目的.     

BKX-I型并联运动机床的实验模态分析及灵敏度分析

在对BKX-I型并联运动机床进行实验模态分析的基础上,获得了机床在典型位姿下的低阶固有频率、振型、阻尼比,同时通过对机床系统进行灵敏度分析确定其薄弱环节,并提出提高并联运动机床动态特性的具体措施,为并联运动机床结构的动态设计和优化设计提供了有效的方法。     

基于Matlab/SimMechanics的六自由度并联运动平台建模与分析

为了研究六自由度并联运动平台的运动学特性,对六自由度并联运动平台的运动学位置正解与反解进行分析,并利用Matlab的SimMechanics工具箱进行六自由度并联仿真平台的搭建,其包含轨迹产生器、PID控制器、执行机构与输出显示共4个部分。SimMechanics模型仿真结果表明,该仿真平台轨迹跟踪较为准确,验证了仿真平台的有效性,为六自由度并联运动平台的设计与应用开发奠定了理论基础,同时,也对其他结构的并联平台的分析提供了借鉴。     

一种新型4自由度柔顺并联机构的设计和特性

设计一种新型4自由度精密微动平台,并对其静态和动态特性进行分析。在传统4-RRUR并联机构的基础上,采用替换法设计具有解耦的柔顺并联机构。采用有限元软件ANSYS对机构进行刚度和运动学分析,分析结果表明所设计的平台具有解耦的X和Y方向平动,并能实现4自由度微动。对机构进行灵敏度分析表明该柔顺机构的各个方向的位移灵敏度约为6μm/μm,说明平台灵敏。对机构进行模态分析,从振型可以看出该机构能实现4自由度方向的运动,并分析了在有和无预应力两种情况下的固有频率,两者差值范围为17.2%~52.4%,说明预应力对机构的固有频率有较大影响。     

6-PUS并联机床的动态特性分析

叙述了模态分析的基础理论,利用有限元分析软件ANSYS/Workbench对处在初始位姿下的6-PUS并联机床进行模态分析,根据得到的并联机床的六个主自由度对应的共振频率和振型,总结了该机床的振动特性和刚度分布特点。并在模态分析的基础上对其进行谐响应分析,得到了机床动平台沿X、Y、Z三个主运动方向的位移谐响应曲线,探讨了机床的谐响应特性,进一步验证并联机床在外力作用下的抗振性能,为对并联运动机床结构的动态设计和优化设计提供了一定的参考。     

六自由度并联柔性机构设计分析与优化

从自由度和约束角度进行机构设计与分析的螺旋理论,是柔性机构设计的重要方法之一。基于螺旋理论设计了一种六自由度的全柔性微动平台,并利用有限元分析软件对其进行相应的位移、应力和模态分析。通过平台的有限元分析,获取影响平台的主要结构参数,并将其作为柔性铰链的优化设计参数,为新型多自由度柔性机构的设计提供借鉴。     

双自由度并联机器人的轨迹控制研究

针对双自由度并联机器人的轨迹控制,提出了双自由度并联机器人运动学的控制方法.运用几何解析法对双自由度并联机器人的正逆运动学进行了分析,同时搭建了其实验控制系统平台,最后完成了该并联机器人的圆弧轨迹控制实验.实验结果显示该控制方法具有较高的控制精度.     

国家自然科学基金委员会机械工程学科2012/2013年度结题项目简介

项目负责人：姜洪洲(E-mail：jianghz@hit.edu.cn)依托单位：哈尔滨工业大学项目批准号：509750551．项目简介本项目从设计与控制两方面入手，就六自由度并联机构耦合特性分析、动态各向同性设计、模态空间控制等基础理论及关键技术展开研究。在设计方面，提出了基于频率特性的动态各向同性设计方法，使设计者在设计阶段就能够充分考虑结构参数、质量特性、阻尼特性对系统动态特性的影响，从而为解耦控制的设计留下了充足的发挥空间。在控制方面，提出了基于动压反馈的模态空间控制方法，使得自由度频宽可以独立调整达到或接近各阶模态液压固有频率。该项目成果为提高液压驱动六自由度运动系统频宽、减小自由度间动力学耦合，开发高逼真度动感模拟系统具有重要的指导意义。     

新型3自由度并联机构的设计与分析

基于机构的概念,将一种正方体折纸盒折痕等效为铰链,连接折痕的纸板等效为连杆,抽象出新型3自由度并联机构.该新型并联机构由定平台、动平台和4个连接支链组成,各支链结构完全相同,且都含有1个具有特殊结构的六杆球面变胞机构闭环子链.介绍此新型并联机构结构设计,其特点是结构完全对称,只含有单自由度转动运动副.详细描述各支链中闭环子链的结构特点、一般构态及其自由度数.应用螺旋理论,分析运动支链中闭环子链的自由度特性.根据广义运动副的概念,用广义运动副替代各支链中的六杆球面变胞机构,并分析各运动支链末端约束.依据该并联机构的结构对称性,分析其动平台的自由度数和相应的自由度特性,得到动平台相对于定平台具有2个转动和1个移动自由度,并具有连续转轴.     

基于自适应迁移高斯过程的工业机器人模态迁移

随着串联六自由度工业机器人的技术提升,其逐渐被尝试应用于高精度的机械加工场景.机械加工的精度和稳定性受工业机器人的动态特征影响,因此对于机械加工场景中的机器人进行动态特征研究具有重要意义.而工业机器人工作空间大,对整个工作空间进行大量的实验模态测量与分析是一项繁重的工作.因此本文提出一种采用自适应迁移高斯过程进行工业机器人不同工作空间之间实验模态迁移的方法.通过本方法可实现机器人不同工作空间之间实验模态的迁移分析,由足量的源工作空间数据与少量的目标工作空间数据建立准确的目标工作空间实验模态模型.对COMAU NJ220机器人进行实验模态测量与分析,实现源工作空间模态模型向目标工作空间模态模型的迁移.实验结果表明,所采用的实验模态迁移方法既可以减少实验模态测量工作量,又可有效保证目标工作空间实验模态的预测精度.     

基于虚拟设计的铣头式机床主轴结构动态特性仿真分析

铣头式机床的主轴是多组件、复合支承的特殊结构，影响机床动态性能。在虚拟设计的数字样机上采用有限元法和模态综合技术对主轴进行了动态特性仿真分析找出薄弱环节。根据分析结果。修改和优化主轴结构设计。     

半挂牵引车车架模态分析

建立了以板壳单元为基本单元的半挂牵引车车架有限元分析模型,应用NASTRAN有限元分析软件对车架进行了模态分析。计算了该车架在自由状态下的模态参数,并分析了其振动特性和对整车性能的影响。计算结果与试验结果对比分析表明,所建立的有限元模型和分析方法是可行的,可为车架结构的进一步改进提供依据。     

Studies in dynamic design of drilling machine using updated finite element models

The aim of the present work is to develop updated FE models of a drilling machine using analytical and experimental results. These updated FE models have been used to predict the effect of structural dynamic modifications on vibration characteristics of the drilling machine. Two studies have been carried out on the machine. In the first study, modal tests have been carried out on a drilling machine using instrumented impact hammer. Modal identification has been done using global method of modal identification. For analytical FE modeling of the machine, a computer program has been developed. The results obtained using FEM, have been correlated with the experimental ones using mode shape comparison and MAC values. Analytical FE model has been updated, with the help of a program, which has been developed using direct methods of model updating. In the second study, modal testing has been carried out using random noise generator and modal exciter. Global method has been used for modal identification. Analytical FE modeling has been done using I-DEAS software. Correlation of FE results with the experimental ones has been carried out using FEMtools software. Updating of the analytical FE model has also been done using the above software, based on an indirect technique viz. sensitivity based parameter estimation technique. The updated FE models, obtained from both the studies have been used for structural dynamic modifications (SDM), for the purpose of dynamic design and the results of SDM predictions are seen to be reasonably satisfactory.     

半挂牵引车车架模态分析

建立了以板壳单元为基本单元的半挂牵引车车架有限元分析模型，应用NASTRAN有限元分析软件对车架进行了模态分析。计算了该车架在自由状态下的模态参数，并分析了其振动特性和对整车性能的影响。计算结果与试验结果对比分析表明，所建立的有限元模型和分析方法是可行的，可为车架结构的进一步改进提供依据。     

SL500/HZ超精密平面磨床的试验模态分析

为了改善S1500/HZ超精密平面磨床的动态性能,应用模态分析的基本理论,得出了试验模态分析的理论和方法.根据SL500/HZ超精密平面磨床的实际工作状态和试验的实际环境条件,采用脉冲锤击法对SL500/HZ超精密平面磨床进行了试验模态分析,得到了该机床结构的前8阶模态参数和模态振型,然后对所得模态参数进行了参数识别,...     

五坐标龙门加工中心动特性分析与振动控制

通过对机床整机有限元模型的动力学分析。找出对整机动态性能影响最大的主振型，并以这些振型的模态参数进行抑制振动的调谐阻尼器的设计。通过分析可以看出，在原结构模型上安装该调谐阻尼器后。整机的动态性能得到了进一步的提高。     

桁架结构在机床工作台中的应用

利用SolidWorks软件实现了桁架结构工作台及加强筋板工作台的三维建模,通过程序接口将模型导入到ANSYS Workbench软件中.利用ANSYS Workbench软件对两个工作台进行静力学分析和模态分析,通过分析结果的比较,得出桁架结构工作台静、动态性能优于加强筋板工作台的特点,为机床的优化设计和再制造设计打下了基础.     

CNC铣床切削颤振的动态性能试验分析

以一台大型数控内齿铣齿机为研究对象,结合切削颤振稳定性极限理论与动力学试验,测量机床刀具和工件间相对激振的频率响应曲线,并进行试验模态分析以及切削试验,得出机床振动的各个频率与振型.经对比,找出切削颤振的主振频率.     

加工中心关键部件的动态特性分析

可分度车削头是加工中心的关键部件,它的动态特性好坏直接影响到机床的加工精度和表面粗糙度.以车削头为研究对象,利用Solidworks实体建模,借助有限元分析软件ANSYS进行模态分析,并采用现有的高精度信号采集仪和测试分析软件进行模态试验.对比这两种不同的模态分析结果,找出了该关键部件的薄弱环节.结合对车削主轴动刚度的测试,为提高机床的动态性能和结构优化提供了有效依据.