编织型气动肌肉动力学建模仿真与性能测试

使用具有被动柔顺性的驱动器,可以提高工作效率,降低在工业操作中因碰撞而产生对人的危害程度。气动肌肉作为一种气压型驱动器,具有功率质量比高和被动柔顺性等优点。文中为了研究气动肌肉的动态模型,设计了一款编织型气动肌肉,并对其动态特性进行分析与验证。根据成熟的气缸理论,将气动肌肉视为变截面汽缸,建立编织型气动肌肉的动态模型。再通过对动态模型的仿真与分析,搭建气动肌肉实物,验证动态模型正确性。对自制编织型气动肌肉的刚度和功率质量比进行分析,试验表明了与Festo同类产品(DMSP/MAS-10)相比,自制的编织型气动肌肉功率质量比更高,动力性能更好。     

机车车辆橡胶元件动态建模及其应用

橡胶的动态特性依赖于外界激扰的幅值和频率。为充分体现铁道车辆橡胶部件的真实物理特性,兼顾动力学仿真计算的精度和时间,基于弹塑性理论建立橡胶元件动态模型。分别用摩擦力和黏滞力表征橡胶的振幅相关性和频率相关性;计算分析简谐激励下橡胶元件的等效刚度和阻尼;将橡胶元件模型结合车辆-轨道耦合动力学模型,分析车辆通过曲线时一系定位节点力的动态特性。研究结果表明：摩擦力提供的等效刚度随激扰幅值的增大而减小,阻尼随激扰幅值的增大而增大;黏滞力提供的等效刚度和阻尼都随激扰频率的增大而增大;橡胶元件在车辆曲线通过的不同阶段可反映不同的动态特性。     

金属橡胶材料宏观和细观力学模型

用等效粘性阻尼理论和试验相结合,建立金属橡胶材料动态模型,把复杂的金属橡胶材料的阻尼耗能机理等效为粘性阻尼,金属橡胶的恢复力由高阶非线性多项式和等效的粘性阻尼力叠加而成;为了进一步研究刚度系数,从金属橡胶的变形特征出发,推导出金属橡胶材料应力应变关系的细观力学模型,通过试验对所建模型进行验证,结果表明：模型能很好描述金属橡胶材料在非线性振动系统的特性,模型中的参数值,对于研究金属橡胶材料的动态特性,具有重要的参考价值。     

柱面气膜密封动力特性系数的数值计算

针对柱面气膜密封系统动态特性分析问题,应用微扰线性化分布参数法建立密封气膜的微扰动态压力微分方程组,给出柱面气膜密封双自由度微扰下密封气膜的动态刚度和动态阻尼系数的计算方法;建立密封气膜的8个动态刚度、阻尼系数的有限元分析模型,给出有限元数值仿真计算流程和方法;通过算例验证数值计算模型和求解方法的正确性并重点研究可压缩数和平均膜厚对气膜动特性系数的影响.以柱面顺流螺旋槽带坝界面结构为例计算密封气膜各项动特性系数并给出不同条件下的变化规律曲线,气膜的正向刚度系数和正向阻尼系数呈现较为复杂变化状况,交叉刚度系数和交叉阻尼系数呈现轴对称特性.密封气膜动特性系数数值计算为稳定性分析提供了基础,为密封系统设计提供了指导.     

轮盘-轴组件结合面螺栓等效刚度及其对动力学性能影响的研究

轮盘-轴组件的结合面特性对转子静动特性有着重要的影响,并且螺栓紧固质量是其中重要因素之一。本文以某燃机轮盘-轴组件为研究对象,采用弹簧阻尼单元等效处理结合面的螺栓连接,建立组件整体有限元模型。然后,基于吉村允孝的结合面等效刚度计算理论,提取试验测得的轮盘-轴组件结合面的面压参数,对等效模型中的弹簧阻尼单元各向刚度进行校准。对计算结果进行对比分析,并结合了模态测试的振型和固有频率数据,结果表明,该等效模型能够很好地模拟螺栓连接特性对轮盘-轴组件动态特性的影响。最后,基于该等效模型计算分析了螺栓连接的等效连接刚度大小和离散度对组件动态特性的影响规律。     

空气弹簧动刚度模型关键非线性参数辨识及动态特性研究

提出了一种考虑等效阻尼及滞回特性的乘用车用空气弹簧动刚度模型,给出模型中各部件物理意义及数学表达以适用于空气悬架的精确控制.基于模型解析表达式给出一套针对模型中有效面积等效刚度、空气气囊刚度和等效阻尼等关键非线性参数辨识的一般方法,设计示功试验对各参数项进行辨识并验证了在大行程下动刚度模型及参数辨识方法的正确性和可行性...     

四足机器人液压驱动单元变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法

基于机理建模方法建立了液压驱动单元位置控制系统数学模型,针对不同环境结构下负载刚度和负载阻尼的动态变化特性,把位置控制环作为控制器内环,推导了一种变刚度和变阻尼负载特性的模拟方法。建立了负载特性模拟方法的仿真模型,并在液压驱动单元性能测试平台上进行了模拟方法的实验测试,研究了斜坡阶跃负载力和正弦负载力下变刚度和变阻尼负载特性的模拟效果。研究结果表明：设计的模拟方法能够较好地模拟环境刚度参数变化、阻尼参数变化,以及刚度参数和阻尼参数同时变化时的负载特性。     

新型气动人工肌肉特性测试系统的研究

气动人工肌肉作为一种新型的驱动器,具有一系列其它驱动器无法比拟的优点.为更好地运用气动人工肌肉,需要对其动态特性进行研究.该文提出了一种以低摩擦气缸为加栽的新型气动人工肌肉测试系统.并针对传统气动人工肌肉测试系统的不足之处进行了改进,特别是对于气动人工肌肉的定力测试引入了基于微分跟踪器的前馈PID控制器,并取得了良好的定力控制效果.同时,运用该测试系统对FES-TO气动人工肌肉进行测试并取得了良好的效果.     

滚动导轨结合部法向动态特性参数的双自由度测试方法

准确的滚动导轨结合部动态特性参数是进行数控机床整机动态特性分析的关键,因此研究滚动导轨结合部动态特性参数测试方法将具有十分重要的意义.首先,对滚动导轨结构进行分析,将滚动结合部从结构中分离出来,并建立了等效的双自由度滚动导轨结合部动态特性参数测试模型,提出动态特性参数识别方法.其次,在动态特性参数测试模型的基础上研制了测试系统,并对GZB45型滚动导轨结合部的法向接触刚度和阻尼进行测试,多次试验结果显示试验所测移动部件质量与实际移动部件质量相差小于2％,表明该测量模型对滚动导轨结合部法向刚度和阻尼的识别是可靠的.     

数控机床进给系统时变特性建模与分析

在数控机床高速运动过程中,由于进给系统速度、加速度的变化,使得丝杠传动系统的固有参数如等效刚度、等效阻尼值发生变化,产生伺服动态误差,进而影响传动系统的动态性能和精度。为获得机床进给传动系统的时变特性模型,首先对其进给系统进行动力学物理模型等效,采用集中参数法和控制理论建立其进给轴伺服模型。基于赫兹接触理论、铁木辛柯梁模型、能量耗散法给出了系统刚度、阻尼的理论计算模型,结合机床进给轴伺服模型,提出了五轴卧式加工中心的时变特性进给轴建模方法。通过给定正弦输入信号,利用MATLAB中Simulink模块仿真得到了时变特性下的进给轴输出值,并与传统伺服系统的输出值进行了对比分析。最后利用球杆仪进行了不同进给速度情况下的联动实验,验证了该模型的准确性。