双套索耦合传动系统建模与分析

双套索耦合传动是套索驱动机器人设计中比较常见的传动方式,由于传动过程中涉及两根绳索之间拉力的相互作用,其传动特性比单根套索传动更为复杂。在之前对单根绳索传动特性研究的基础上研究了双套索传动系统在各阶段的传动性质,推导出双套索耦合传动系统力矩和位移的传递模型。建立双套索耦合传动特性测量试验台,通过试验对力矩和位移的传递模型进行了验证。通过试验对影响双套索耦合传动系统特性的因素进行了分析,结果表明传递特性由套管的弯曲角度、绳索预紧力以及绳索和套管之间的摩擦决定,而绳索的运动速度和套管的弯曲半径对系统的传递特性几乎没有影响。     

双套索系统力矩传动特性与摩擦补偿分析

双套索驱动系统因其简单、灵巧以及远距传动的特点被广泛应用于手术机器人以及搜救机器人设计中。由于套索接触面间的摩擦力以及绳索的柔性所产生的非线性特性是这类机器人控制的主要难题。针对现有双套索传动模型只适用于弹性负载,具有明显的局限性的问题,推导任意负载条件下的双套索力矩传动模型。建立双套索传动特性试验平台,通过试验对力矩传动模型进行验证,并讨论双套索力矩传动效率的影响因素。分析系统松弛现象并计算避免松弛所需的最小预紧力。基于力矩传动模型设计一种无末端反馈的摩擦补偿控制器,使系统的输出能跟随期望的力矩轨迹,并通过试验验证该方案的有效性。针对力矩传动特性的研究,为双套索传动机器人的力矩控制提供了理论基础。     

单气室油气悬架的仿真与试验研究

参考车辆液力减振器的研究经验和成果,考虑密封的摩擦,建立单气室油气悬架的的非线性数学模型.在不同的充气压力下,对单气室油气悬架进行台架试验研究,分别测得油气悬架的输出力和缸筒相对于活塞杆的位移.应用多体动力学仿真软件ADAMS建立单气室油气悬架的虚拟模型,将试验得到的位移与时间的关系曲线输入到虚拟模型进行仿真.将仿真得到的位移特性曲线、速度特性曲线和相应的试验曲线进行比较,修正了油气悬架数学模型中的关键参数,验证了数学模型的精确性.分别将考虑密封摩擦和不考虑密封摩擦的仿真结果与试验结果进行比较,证明考虑密封摩擦的油气悬架数学模型更精确,但密封摩擦对数学模型精度的影响在5%以下,如果粗略评价油气悬架的性能,密封摩擦可以忽略不计.     

介入手术机器人滑轮绳索系统传动特性的研究

针对介入手术导管机器人绳索运动过程中存在非线性摩擦力的问题,对滑轮-绳索系统传动特性进行了研究,利用经典Capstan方程对传动过程中绳索受力进行了分析,建立了摩擦力与包角的函数关系,并根据Power法则分析了摩擦力与材料接触特性的关系;利用拉力传感器对传动过程中绳索的输入力和输出力进行了测量,并通过改变包角大小对绳索系统摩擦力进行了实验,分析了传动模型的准确性。研究结果表明:滑轮绳索系统运动过程中摩擦力大小与包角及材料的接触特性有关,当采用高分子材料作为驱动绳索时,考虑到粘弹性变形,绳索受到的摩擦力较小,系统传动效率可到达90%,保证了力控制的精度。     

基于ADAMS汽车前照灯调光电机的传动摩擦影响分析

以汽车前照灯调光电机为研究对象,基于机械动态仿真技术,对调光电机传动系统进行动态特性研究。在ADAMS软件中建立调光电机多级传动系统的动力学仿真模型,得到了各级传动摩擦因数对传动轴轴向输出力大小的影响。试验结果表明,仿真模型可以准确的预测出各级传动摩擦对传动轴轴向输出力的影响,验证了模型的可靠性,可为调光电机传动系统的设计与工艺优化提供了参考。     

基于双盘试验的齿面时变摩擦特性研究

齿轮啮合过程中齿面时变摩擦特性对齿轮性能有重要的影响,为了研究不同形貌齿面的时变摩擦特性,利用双盘摩擦试验探讨了在线接触状态下表面形貌对摩擦因数的影响,并结合ISO 25178三维表面形貌表征参数进行了分析,然后利用试验结果研究了具有不同齿面特征的齿轮在啮合过程中摩擦因数的变化情况。研究表明,载荷、卷吸速度和滑滚比对接触面间摩擦特性的影响有着不同规律,表面形貌结构对接触面润滑拖动曲线的非线性上升区有一定影响;由于表面形貌的影响,双盘试验数据模拟的齿面摩擦特性与EHL数值模型计算结果有一定差异,并且在齿轮不同啮合区域表面形貌对于齿面摩擦因数曲线的影响程度不同,研究结果将为通过表面形貌设计改善齿面摩擦性能提供理论基础。     

考虑齿间滑动影响的高速列车传动齿轮动态接触特性分析

为研究高速列车传动齿轮在啮合过程中因接触表面各啮合点处滑差不一致对动态接触特性的影响.以CRH3型动车组转向架传动齿轮为研究对象,基于齿轮接触相关理论及轮齿摩擦关系,引入考虑轮齿表面滑差、动力黏度及载荷等因素下的EHL时变摩擦模型,利用ABAQUS/Standard提供的隐式直接积分法对低速重载工况下的传动齿轮进行动态分析.通过对比无摩擦、常摩擦因数及变摩擦下的仿真结果分析齿轮间滑差及摩擦因数大小对齿轮副动态接触特性的影响.结果表明,表面啮合节点摩擦因数不一致对齿轮接触合力、接触斑面积、Mises、接触应力最大值及其分布影响很小;在啮合过程中,考虑滑差影响的齿面摩擦力波动更平缓,均值较常摩擦增加了 40％;摩擦剪应力分布比采用常摩擦得到的结果更贴合实际.而常摩擦因数数值的增加对应力分布影响不大,但会使得接触面应力值相应增加,加剧系统的周期性振动.     

基于改良整体滑动模型的缘板干摩擦阻尼器减振特性研究

考虑了接触面间正压力过大时阻尼器将逐步失去阻尼的特性,参考实验结果将正压力过大时干摩擦力与位移简化为线性关系,对整体滑动模型进行完善。在考虑了阻尼器刚度系数、接触面正压力以及外激励幅值等的影响因素下,结合一次谐波平衡法对缘板干摩擦阻尼器进行了仿真分析,得到了该类阻尼器振动及减振特性随相关参数变化的规律。仿真分析结果显示完善后的模型能更好地反映系统的动力学特性。     

基于虚拟样机技术同步带传动的动态性能研究

利用Pro/E和ADAMS软件建立同步带传动虚拟样机模型,研究了同步带传动动态特性.通过同步带传动虚拟样机模型的仿真分析,获得刚性带块位移、速度、加速度和接触力曲线,为进一步利用虚拟样机技术对同步带传动系统做深入研究提供参考.     

周向长弧形弹簧式双质量飞轮迟滞非线性扭转特性模型研究

周向长弧形弹簧式双质量飞轮（DMF-CS）的扭转特性是扭转刚度及阻尼作用的综合效果,能更贴切地反映DMF-CS的隔振、阻振特性。对DMF-CS的扭转特性进行仿真分析,获得了不同摩擦因数下的扭转特性迟滞非线性曲线。仿真结果表明其滞回面积随摩擦因数的增大而增大,且以无摩擦时的扭矩曲线为基架。根据仿真分析结果建立了该DMF-CS的迟滞非线性扭转特性模型。进行了该DMF-CS扭转特性试验,应用试验数据对建立的模型进行了参数识别,模型识别结果与试验结果较接近,从而验证了模型的可靠性。