多杆隔冲装置动力学特性分析

为提高舰载设备服役期间的抗冲击性能,须在舰船和舰载设备之间安装隔冲装置。首先,以多杆并联构成的隔冲装置为研究对象,基于坐标变换矩阵,根据螺旋理论和多维隔冲的基本原理建立多杆隔冲装置动力学模型;其次,应用正则模态矩阵变换思想求解动力学方程,获得多杆隔冲装置自由响应和受迫响应解析解,并与机械系统动力学自动分析（automatic dynamic analysis of mechanical systems,简称ADAMS）的仿真响应结果进行对比;最后,对多杆隔冲装置进行落锤式冲击试验。结果表明：多杆隔冲装置能够有效隔离标准规范下的强冲击载荷,横向、纵向冲击隔离率达到97.79%,垂向冲击隔离率达到95.34%;仿真与理论结果契合度高,理论模型具有有效性;试验与仿真响应差值在3%左右,冲击隔离率随冲击载荷的提高呈增大趋势,装置在强冲击环境下仍具有良好的抗冲击能力。该结果可为多杆隔冲装置隔离舰载设备冲击载荷提供理论参考和数据基础。     

一种基于并联气动肌肉的隔冲系统特性研究

为了有效减少冲击载荷对船舶、航天等工程领域高精仪器产生的影响,提出了一种基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统.首先建立了气动肌肉数学模型,并在此基础上,通过对系统的动力学和运动学分析,建立了隔冲系统的动力学模型,搭建了隔冲实验平台,并进行实验数据的采集与分析.实验结果表明:基于并联气动肌肉的变刚度隔冲系统能够有效减小冲击载荷作用下的加速度传递率,为该隔冲系统的深入研究和应用奠定了良好的基础.     

液压限位隔离系统冲击响应特性研究

为提高舰载设备的抗冲击性能,改善传统限位器产生的二次冲击问题,提出采用液压限位器代替传统橡胶限位器方法.首先建立基于AMESim的液压限位隔离系统计算模型,分析了阻尼孔孔径对隔离系统冲击响应的影响,然后对比分析了液压限位和橡胶隔离系统的冲击响应特性,最后通过冲击试验加以验证.研究结果表明:对于任一额定负载下的液压缓冲器,都存在一个最优阻尼孔孔径,使隔离系统获得最佳隔冲效果;与橡胶限位隔离系统相比,在相对位移响应一致的条件下,不仅加速度响应峰值降低了65％以上,而且保证了加速度隔冲率在45％以上,有效改善了二次冲击带来的危害,大幅提高了舰载设备的抗冲击性能.     

舰载设备用隔离器抗冲击性能评价方法分析

为提高舰载设备抵抗水下非接触爆炸冲击的能力,重要设备普遍采用弹性安装方式即设备与船体之间布置隔离器。目前有多种方法用于评价隔离器的抗冲击性能,为评价这些方法的合理性,推导了冲击过程中伪速度与能量的正比关系,提出用伪速度隔冲率来衡量隔离器抗冲击性能。介绍了几类隔离器抗冲击性能评价方法,对设备-隔离器简化模型进行冲击响应计算,通过对比分析伪速度隔冲率与其它几类评价方法在不同频段下的变化规律,得出结论,不论在低频段还是在高频段,缓冲系数均能较好衡量隔离器抗冲击性能,而加速度隔冲率及速度隔冲率仅在低频段能够较好评价隔离器抗冲击性能。     

冲击载荷下舰载电子机柜采用双层隔冲措施的探索研究

提出了舰载电子设备隔振系统冲击动响应分析的方法和隔振系统的抗冲击设计原则.通过对框架薄板构件组成的电子机柜的简化有限元模型计算,并对隔振器的相关设计参数进行了优化.提出了双层隔冲的机柜抗冲击措施.     

舰载激光惯导系统冲击隔离器的设计

舰载激光惯导系统要求所使用的冲击隔离器具有较高隔冲效率及姿态保持精度,据此设计了六连杆弹簧-液压阻尼冲击隔离器,通过数值仿真计算得到了弹簧及阻尼器的参数。在此条件下,垂向及横向隔冲效率均在80%以上,舰船摇摆时冲击隔离器上台体绕下台体转角的最大值为33角秒,满足舰载激光惯导的使用环境要求。最后在轻型冲击机上对激光惯导冲击隔离器的隔冲性能进行了试验验证,垂向隔冲效率为88%,横向隔冲效率为84.7%,试验数据与理论分析相比误差不超过3%,验证了设计的正确性。     

负载质心位置对并联八杆隔冲平台隔冲性能的影响

为探究负载质心位置对并联八杆隔冲平台隔冲性能的影响规律,首先设计了一种新型并联八杆隔冲平台,因该隔冲平台具有对称性,可将空间三维模型简化为平面模型处理,然后通过螺旋理论计算出结构的空间自由度,验证了该模型结构的合理性,最后利用仿真软件对负载在不同质心位置下进行了仿真计算.仿真结果表明:隔冲平台垂向冲击下的冲击加速度响应...     

2A12铝合金圆波纹夹芯板抗平头弹冲击特性的试验研究

为研究铝合金圆波纹夹芯板对平头弹体的抗冲击性能,通过一级气炮系统开展弹体冲击铝合金圆波纹夹芯板以及等面密度单层均质板的试验。基于冲击试验数据,分析圆波纹夹芯板对弹体冲击的防护性能、失效模式和能量吸收情况,并与单层板进行对比,以获得两种靶板抗冲击性能的差异及原因。研究结果表明：弹体冲击圆波纹夹芯板的弹道极限速度低于单层板的弹道极限速度;圆波纹夹芯板的冲击位置对其抗冲击性能存在影响,圆波纹夹芯板节点与基座冲击相比,弹道极限速度有所提高;圆波纹夹芯板的正面板主要发生剪切冲塞破坏,而芯体发生剪切与压溃破坏,背面板主要发生拉伸撕裂破坏;单层板主要发生局部化的剪切冲塞;此外,靶板失效模式与耗能均受弹体冲击速度的影响。     

Z向增强复合材料层压板冲击后压缩性能试验研究

通过对三种Z向增强(包括改进锁式缝合、Tufting缝合和Z-pin增强)复合材料层压板的冲击及冲击后压缩试验研究,得到Z向增强复合材料层压板的冲击后压缩强度,分析破坏模式和破坏机制,并与未增强层压板试验结果进行对比。研究结果表明,由于Z向增强有效抑制了分层损伤,使三种Z向增强试件的破坏模式与破坏机制明显不同于未增强试件,大幅度提高了抗冲击性能,与未增强层压板相比,三种Z向增强层压板的冲击损伤面积大幅减小,冲击后压缩强度大幅提高。分析缝合工艺对两种缝合试件抗冲击性能的影响,结果表明,与改进锁式缝合相比,Tufting缝合试件的冲击损伤面积减小了12.42%,而冲击后压缩强度则增加了13.43%,说明Tufting缝合试件的抗冲击性能优于改进锁式缝合。     

基于调车工况的车辆纵向冲击数值模拟研究

根据由车钩缓冲器和心盘组成的铁路货车纵向受力特点,利用Matlab软件建立铁路货车调车冲击的动力学模型,分别研究不同轴重车型、不同刚度阻尼、不同制动阻力状态及不同冲击模式对车辆纵向冲击特性的影响。结果表明,随着我国铁路货车轴重的增大,车钩连挂处、车体与转向架连接处承受的纵向惯性力也随之增大。阻抗特性呈凸型的缓冲器能吸收更多的车辆冲击能量,可适应更大的调车冲击需求。较小的车体底架结构刚度及车体与转向架连接刚度有利于缓和车辆的纵向冲动。被撞车的制动阻力作用会使车辆速度衰减的更快,但也将引起更大的车钩和心盘冲击。冲击模式对车钩和心盘处的冲击影响差异很大,三重冲三重模式下的车钩力最大,三重冲一空模式下的心盘力最大。     

空气弹簧液压悬置动特性及隔振特性研究

研究了具有可变刚度阻尼的发动机空气弹簧液压悬置的动特性和隔振特性。针对影响发动机空气弹簧液压悬置动特性的关键参数上液室等效体积刚度,采用理论和试验方法研究了上液室等效体积刚度的等效值,基于该等效值建立了空气弹簧液压悬置的理论模型,对空气腔开闭两种工况进行了空气弹簧液压悬置动特性的仿真和试验研究。搭建了发动机空气弹簧液压悬置系统试验台架,研究了台架各种激励频率下的空气弹簧液压悬置的隔振特性。结果表明:本研究采用的上液室等效体积刚度进行空气弹簧进行建模是正确、可行的,提高了空气弹簧建模效率和准确性;空气弹簧液压悬置在空气腔开启和关闭两种状态下,峰值动刚度增大幅值达78.5%,峰值阻尼角增大幅值达250%。台架试验表明:当台架激励频率小于25Hz时,悬置采用大刚度大阻尼;当台架激励频率大于等于25 Hz时,悬置采用小刚度小阻尼;悬置隔振率提升明显,不同频率下提升幅值达10%～67%。     

直升机载显控台设计与试验

针对直升机载平台设计了轻型化高刚强度显控台.首先介绍了直升机平台的振动环境特点.然后根据要求设计了复合材料显控台,并对其进行了模态分析,在此基础上选用了合适的隔振系统,并采用刚度法使整个系统达到解耦.最后对显控台及上装设备进行了振动冲击试验,试验顺利通过.结果表明,显控台结构设计合理,隔振系统选用适当,满足直升机载平台严酷环境要求.该方法可为类似产品的设计、优化提供参考.     

Stewart平台的综合谐振频率研究

载人的大惯量Stewart平台,多采用液压伺服系统驱动,其必然存在液压-机械综合谐振问题。这是由于油液的可压缩性、传动铰链的弹性及负载惯性等引起的。本文首先根据力-变形关系推导出Stewart平台的刚度矩阵,然后分别根据铰链和液压缸各自组成构件的串并联关系,推导出三维万向铰链和液压弹簧刚度的数学模型。进而建立了液压Stewart平台的无阻尼动力学方程,并据此研究了系统的综合谐振频率。理论计算与实验结果表明,平台的位姿、油液与铰链的刚度等因素决定了系统的综合谐振频率。     

Measurement method of six-axis load sharing based on the Stewart platform

In this paper, a measurement method of six-axis load sharing based on the Stewart platform is presented. The force Jacobin matrix of the Stewart platform, the solution of forward kinematics of the Stewart platform and the deep beam element stiffness matrices were combined in the decoupling algorithm. The FEM model was established, and the results of FEM analysis agreed well with the calculation results from proposed method, which proves the effectiveness of the method of six-axis load sharing. Moreover, a six-axis heavy force sensor based on the Stewart platform was demonstrated in order to investigate the reasonability and validity of the six-axis load sharing model. And the experiment results verified the feasibility of the method.     

大射电望远镜精调平台运动精度分析

针对新一代大射电望远镜机电光一体化设计馈源高精度轨迹跟踪要求,提出采用Stewart平台作为馈源运动轨迹跟踪二级精调平台。对Stewart精调平台进行了逆动力学分析;利用上下平台之间的位置向量关系,给邮了Stewart精调平台运动精度分析模型及其轨迹跟踪精调结果。证明了Stewart精调平台用于新一代大射望远镜工程的可行性。     

基于I-DEAS软件的Stewart平台机构建模与动力仿真

利用I-DEAS软件对Stewart平台机构进行建模与动力仿真。在对平台进行实体装配和机构建模的基础上,生成机构序列动画,绘制动平台中心的位移、速度、加速度、球铰和虎克铰处的约束力、以及支腿驱动力等时间函数曲线。进一步,对仿真计算结果进行研究,为平台的驱动控制奠定了基础。     

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。     

一种串并联式Stewart平台机构的误差分析

设计了一种由双级并联机构组成的位姿精调试验平台 ,分析了平台上每个铰链点的位置误差和各支链的长度误差对试验平台末端执行器运动精度的影响 ,建立了试验平台末端误差的数学模型。仿真结果表明 ,该机构的位姿误差具有线性叠加性 ,这种串并联平台末端误差的相对变化量很小 ,基于该构型的试验平台可达到较高运动精度。     

LT50m缩比模型舱索系统与Stewart平台动力学耦合分析

安装在大型射电望远镜(LT)悬挂馈源舱中的精调Stewart平台子系统与舱索粗调子系统之间存在动力学耦合，通过在LT原六索设计方案中增加下拉主动索系构成八索方案可以提高舱索系统的刚度，降低两级调整系统之间的耦合。在两级调整系统耦合动力学模型的基础上，针对LT50m模型的六索和八索设计方案进行了刚柔混合多体系统动力学仿真。结果表明，八索设计方案能够显著地降低二者之间的耦合，是系统解耦的一种有效途径。     

康复机器人准零刚度隔振特性分析与实验

为了解决康复机器人低频振动对人体的影响问题,提出并设计一种具有准零刚度特性的新型被动隔振机构,它由两个对称的具有负刚度特性的拉伸弹簧并联一个线性正刚度弹簧实现。首先,通过静力学特性,建立此隔振机构的力-位移和刚度-位移关系式,得出机构在静态平衡位置处具有准零刚度特性的参数条件;其次,通过动力学特性,建立其分别在简谐力和简谐位移激励下的非线性微分动力学方程,采用谐波平衡法分析机构参数与激励对系统力传递率、位移传递率的影响;最后,通过实验验证在有、无负刚度情况下,输入与输出的曲线。结果表明,在有负刚度机构的情况下,隔振系统具有一定范围的准零刚度特性,且低频隔振性能较好,达到了高静态、低动态刚度的效果。本研究对机器人低频隔振具有创新性和指导意义。