磁场同步跟随式电磁悬浮微驱动器的理论分析与建模

提出了一种基于磁场同步跟随的新型电磁悬浮式微驱动器,解决了悬浮驱动力与横向力相互耦合的问题,可实现高精度微运动.通过理论分析,建立了该驱动器的驱动力数学模型;采用矢量磁位法、傅里叶级数法和麦克斯韦张量法完成了该驱动器的特征参数辨识,并分析了永磁体材料、尺寸、导线阵列电流大小以及气隙高度对悬浮力大小的影响,由此得到悬浮力与气隙、电流的关系.实验结果证实了理论分析与建模的正确性以及该驱动器的实际可行性.     

永磁调速器的涡流场分析与性能计算

设计了一种单组结构的永磁调速器,通过对其进行静态磁场分析,得到了静态时导体环中磁通沿周向、径向及轴向的分布。然后建立了三维运动涡流场的有限元模型,理解了设备运行时涡流场的分布并对涡流进行了参数化分析。在此基础上分析了磁场间的耦合力分布,解决了轴向力失衡问题。通过实验测试,得到的实验特征参数关系曲线与有限元特征参数关系曲线相吻合,表明了所设计的永磁调速器有效、可行。     

旋转膨胀系统膨胀力和液压力的研究

为了推广旋转膨胀技术在国内大范围内得到应用,采用非线性大塑性变形有限元分析技术着重研究了不同的工艺参数(膨胀锥角、摩擦系数、定径区长度)对膨胀过程中膨胀力的影响,得到了相关膨胀参数与膨胀力之间的关系曲线,从关系曲线中得到了降低膨胀力的最佳膨胀参数值.并且进一步对液压力进行了分析,得出旋转角速度、膨胀速度对液压力的影响,通过关系曲线得到了最佳的膨胀参数值.这为膨胀工具的设计及膨胀方案的优化提供了理论依据.     

基于FPGA的磁悬浮微驱动器控制系统研究

针对磁悬浮微驱动器的实时精确控制问题,对新型绕组式磁悬浮微驱动器的结构与工作原理进行了研究,对磁悬浮微驱动器中的磁场分布进行了理论分析,提出了一种基于FPGA的磁悬浮微驱动器悬浮系统的运动模型以及PID控制系统,并通过Matlab仿真实验验证了该数学模型。完成了系统的硬件控制电路及相应的软件设计,搭建了基于FPGA的磁悬浮微驱动器悬浮控制实验系统。该系统可利用位置环对磁悬浮微驱动器进行PID控制,并在上位机Delphi界面中显示悬浮状态,通过对所设计的PID控制器的控制精度、大范围精确控制性能、动态性能和跟踪性能进行了实验验证。实验结果表明,该系统响应速度快、可靠性高,可实现2 mm范围的精度为1μm的控制。     

径向—轴向共用偏磁电流的主动磁轴承结构参数设计与有限元分析

介绍一种新型径向—轴向共用偏磁电流的主动磁轴承的基本结构和工作机理,用等效磁路法对该磁轴承的磁路进行计算,得到悬浮力数学模型;根据悬浮力要求设计实验样机参数,利用有限元Ansoft软件对磁轴承样机的磁路进行有限元分析。理论研究和有限元分析结果表明,该磁轴承机械和磁路结构合理,悬浮力满足设计要求,各自由度在平衡位置附近运动,与磁路没有耦合,对各自由度可采用分散的PID(proportion integration differentiation)对其进行控制,大大简化控制系统。     

基于液压驱动的足式机器人液压缸设计方法研究

足式机器人以其良好的地面适应能力吸引了众多学者研究。然而足式机器人的驱动方式不尽相同,液压驱动因其输出力大响应速度快逐渐成为足式机器人主要采用的驱动方式,因此液压系统驱动器的设计就显得十分关键。介绍了足式机器人液压缸驱动器设计方法。首先通过Adams建立机器人虚拟样机平台,并通过MATLAB搭建机器人控制系统,然后进行联合仿真实验,通过仿真实验得到液压缸设计参数。根据所得到的液压缸设计参数,经过公式计算得到液压缸结构设计参数,进而进行液压缸结构设计和伺服阀选型。最后对所设计的液压缸进行有限元分析,使其满足机器人工作要求。     

含金属芯压电纤维的驱动特性研究

针对含金属芯压电纤维这种新型驱动器的确定特性,建立了悬臂杆结构含金属芯压电纤维驱动器的理论模型.根据第一类压电方程,推导出了自由端位移、夹持力和纵向共振频率的解析表达式,分析了金属芯性能和半径对这3个参数的影响;并把理论计算结果和有限元分析结果进行了比较.通过实验测量了自由端位移和夹持力.理论和实验结果表明,这种驱动器...     

仿生章鱼爪气动螺旋软体驱动器仿真及实验

由弹性材料制成的气动多腔室型软体驱动器可以通过简单的控制产生复杂的运动。提出并设计了0°PN和60°PN两种多腔室仿生章鱼爪软体驱动器。0°PN软体驱动器能够进行二维弯曲运动,60°PN软体驱动器在0°PN的结构基础上更改腔室角度,能够实现三维空间的弯曲和扭转,形成螺旋结构。使用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元分析,得到两种软体驱动器的气压-位移变化曲线、气压-末端输出力变化曲线。利用模具浇铸法制作0°PN和60°PN软体驱动器,并开展两种软体驱动器在不同气压下的弯曲试验和末端输出力的测量试验,实验与仿真结果一致,结果表明60°PN软体驱动器的气压承载能力提高1.5倍,末端输出力提高1.8倍。     

RV减速器ANSYS参数化建模系统开发与应用

针对RV减速器的结构特点,定义了几何特征参数,并结合摆线轮、渐开线齿轮的齿廓方程,采用ANSYS参数化设计语言APDL与用户界面设计语言UIDL对ANSYS进行二次开发,实现了RV减速器整机的参数化建模,并采用Pro/E进行运动学仿真对该模型进行了验证;对RV-40E的参数化模型进行了参数化的模态分析,结果与试验模态达到了很好的吻合程度;通过改变模型参数,研究了RV减速器1阶固有频率的影响因素,得到了关键参数的影响曲线,为动态特性的提高提供了依据。提出的参数化建模方法,减少了对RV减速器进行各种有限元分析时所需的建模工作量,避免了重复建模,极大地提高了有限元分析的效率。其在模态分析方面的应用也为ANSYS平台下RV减速器的参数化建模与有限元分析一体化奠定了基础。     

基于骨架的气动软体仿人手指设计与仿真分析

针对现有的软体机械手手指存在弯曲形态单一、运动范围小等缺点,设计了一款基于骨架的气动软体仿人手指。该手指由3个弯曲驱动器和2个伸长驱动器的交叉组合而成,既能通过弯曲驱动器灵活地实现复杂弯曲动作,又能通过伸长驱动器控制运动范围。文中通过对基于骨架的气动软体仿人手指结构进行设计,使用Abaqus仿真软件对弯曲驱动器和伸长驱动器进行有限元仿真分析,得到2种软体驱动器在不同参数下的气压-位移变化曲线。根据仿真结果可以得到最佳结构参数,同时说明该软体仿人手指的设计具有可行性。