基于LabVIEW的精密数控机床进给系统实验台的构建

针对数控机床进给系统进给运动中产生的振动直接影响数控机床的定位精度和加工精度,导致故障率升高等问题,构建了基于Lab VIEW的数控机床进给系统实验台。采用交流伺服电机作为动力源,用滚珠丝杠螺母副、滚动直线导轨等构成其传动部分,使用脉冲式运动控制卡作为上位机,用Lab VIEW软件实现对电机的驱动与控制。实验结果表明,实验台实现了对刀架的速度、行程的精确控制,为后期数控机床进给系统的实验分析打下了基础。     

基于模糊综合评判与FMEA的数控机床故障分析

针对数控机床加工质量、系统工作性能下降引起的机械类故障,提出了基于模糊综合评判与FMEA的数控机床故障分析方法。采用故障模式及影响分析法(FMEA)对数控机床的各类故障进行深入分析,并按照FMEA硬件法对故障进行分类,得到关键部件故障模式;采用专家调查表的方式确定了各个故障的严重度(S)、频度(O)、探测度(D);引入模糊综合评判理论对FMEA定性分析方法的风险顺序数进行等级隶属度划分,建立二级模糊评判模型,并对主轴系统和进给系统的机械类故障进行了定量分析。结果表明:反模糊化后的综合评价值为85.08,验证了模糊综合评判和FMEA对数控机床机械类故障综合分析的有效性。分析结果为数控机床测试点的选择提供了完备有效的保障。     

空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度性能指标分析

在建立空间三自由度冗余驱动并联机构Hessian矩阵的基础上,研究空间三自由度冗余驱动并联机构的加速度全域性能指标。在预设工作空间内,绘制加速度全域性能指标图谱。通过观察图谱,分析加速度全域性能指标随并联机构尺寸参数变化的分布规律。结果表明:ηa的最大值为0.803 7,即加速度性能指标最优,对应的结构参数为l_1=3.0 m,l_2=4.0 m,l_3=0.5 m,l_4=3.0 m;加速度性能指标好的空间三自由度冗余驱动并联机构组型主要集中在2.5 m≤l_1≤3.0 m,3.5 m≤l_2≤4.0 m,0.5 m≤l_3≤1.0 m,2.5 m≤l_4≤3.0 m的区域。     

新型e CVT的湿式制动器液压系统的设计及控制

针对新型复合功率分流装置,对其湿式制动器的液压系统进行了设计,探讨了其位置伺服控制算法。考虑到液压系统的非线性特性,运用AMESim软件对其液压系统进行物理建模,使用Matlab软件搭建湿式制动器数学模型和增量PID压力控制策略模型,并进行了联合仿真。结果表明:所搭建的制动器液压系统模型是有效的,增量PID伺服控制策略具有较高的跟踪精度。     

基于包络谱分析的滚动轴承内圈故障声发射诊断研究

滚动轴承的早期故障信号很微弱,常规的振动法很难检测。声发射检测法具有采集较宽频率范围信号的特点,采用声发射法对内圈缺陷滚动轴承进行检测,采集宽频的声发射信号,利用小波分析方法把信号分解在不同频带,对低频信号进行重构,将重构后的包络谱特征频带与内圈故障理论特征频率相比较,结果表明:在包络谱图上可以找到理论的故障特征频率范围,这说明包络谱分析法对滚动轴承内圈故障声发射诊断是有效的。     

最优控制在吊车数控系统中的应用

由于最优二次型调节器(Linear Quadratic Regulator,LQR)具有调节精度高和控制消耗少的综合控制优势,将离散LQR引入到吊车数控系统的设计中,用以实现吊车单摆快速返回平衡位置。建立了吊车系统的连续状态空间方程及其对应的离散状态空间方程。针对吊车系统的离散数学模型,利用LQR最优控制理论,设计了直流伺服电机的控制策略。计算机仿真结果表明:相比传统的极点配置方法,LQR控制方法可实现吊车单摆更加快速和更加精确的调节,并且避免了复杂的参数调节过程,故易于工程实现。     

基于模糊C均值聚类算法的温度测点优化与建模研究

在数控机床热误差补偿技术中,温度测点的选择与优化是一个难点。通过热成像仪获得了某立式铣床的温度场,根据温度场的分布情况,在机床上布置多个温度传感器。根据测量的温度和热变形数据,采用FCM模糊聚类和相关分析对温度测点进行了分组优化,然后利用多元回归分析建立了关键测温点的热误差模型,并通过实验进行了验证。结果表明:该方法能有效减少测温点,测温点由13个减少到5个,所建立模型预测精度较好,Y,Z方向热误差由50μm减少到9μm以内。     

脉冲微射流技术实验台气压系统的设计

为了对燃气射流的喷射状态进行研究,通过控制射流的流场状态,实现射流与周围空气更好地混合,提高燃气的燃烧效率,设计了一套基于高频电磁阀控制的脉冲微射流控制圆射流的实验台。利用模块化设计的方法,选择新型的气动元件,进行了脉冲微射流控制圆射流实验台气压系统的设计。     

搅拌摩擦焊并联机床数控系统虚拟加工功能的开发

为避免加工过程中出现意外的干涉及碰撞情况,在开放式数控系统PA的基础上,针对3PRS并联机构搅拌摩擦焊机床,开发了具有虚拟加工功能的数控系统。虚拟加工功能采用MFC编程并基于Open GL库实现,构件模型数据直接取自机床零件的3维模型数据,位置数据取自数控系统CNC的驱动轴实时数据。最后对数控系统进行了运行测试,结果表明:该系统可以准确地仿真出机床的实际运动情况。     

基于D H法的串联机械手臂工作空间分析

以六自由度串联机械手臂为研究对象,对机械手臂的基本结构进行简化,基于D-H法,建立机器人手臂的连体坐标系,进而得到该机构的运动学正解模型;采用蒙特卡洛法对其工作空间进行了初步研究,并借助数学软件Matlab绘制了其工作空间,得到该机构手臂末端的工作空间云点图以及截面形状。研究结果表明:该机构具有较大的工作空间,可以用于水果采摘和农林作业。