人体步态差异性的参数化辨识方法及应用

通过对下肢3 个关节步态曲线建立具有共性控制点的数学模型,提出了以个体的局部形状参数作为区别同一关节中不同曲线的方法.实验采用Perception Neuron 动作捕捉系统,对正常组10 名健康男性青年,验证组2 名健康和3 名处于不同康复期的右腿踝关节损伤男性青年在正常步速下的步态数据进行实验测量以获得髋关节、膝关节和踝关节的上下位移轨迹曲线,并计算得出正常组步态曲线的局部形状参数作为判别步态正常与否的参考调整范围.经分析,验证组中健康被试者的局部形状参数大多属于该范围,而恢复较差的病人参数大多超出该范围,表明该参数化方法可有效辨别步态曲线差异,此外还可对康复评价的方法提供依据.     

阶梯管件的矫直方法研究

针对单弧度弯曲阶梯管件,采用三点过弯压力矫直的修正方式,根据材料弹塑性力学理论,基于双线性强化弹塑性材料本构关系,解析了考虑变截面处应力集中因素的阶梯管件变形过程,推导了矫直行程计算公式.利用有限元软件显示动力学分析的阶梯管件矫直模拟过程以及相应的矫直实验对模型的正确性进行了验证,仿真和实验结果表明,矫直后的阶梯管件具有直线度高,矫直效果好的特点.     

精密磨床转台静压轴承的强健化设计

针对精密磨床转台静压轴承性能仿真数据与其回转精度实测数据不一致的问题，为提高转台静压轴承的设计水平，提出了静压轴承的强健化设计方法。该方法考虑了轴承结构参数在轴承全生命周期内的变化，分析了半径间隙、油腔尺寸、节流比及润滑油黏度在设计、加工、装配和服役4个阶段的变化规律，重点研究了半径间隙在各阶段对轴承性能造成的影响，给出了转台静压轴承的强健化设计流程。通过一个径向轴承的设计实例对该强健化设计方法进行了说明，并将设计结果与传统设计进行了对比。对比的指标是轴承在4个阶段的刚度、承载力和温升，这3个指标对轴承回转精度有直接影响。研究表明：进行强健化设计后，在生命周期内静压轴承的刚度和承载力的变化量为10%~27%，温度的变化量为0.5%~1.6%，较传统设计更能保证转台回转精度的稳定。     

球头铣刀铣削球面的表面形貌建模与仿真研究

基于齐次坐标矩阵变换原理和矢量运算法则，建立了工件坐标系下球头铣刀扫掠面的数学模型，基于Z-MAP法设计了球形表面形貌的生成算法，利用该算法对球头铣刀分别采用3D环绕法和放射加工法这两种典型走刀路线加工凸球面，并对加工后的表面形貌进行了仿真，通过分析对比仿真结果，发现3D环绕法更有利于减小表面粗糙度。同时，仿真结果和试验结果具有较高的吻合度，表明该仿真方法是可靠的，可以用于实际生产中球头铣刀铣削球面表面形貌的预测。     

滚动轴承寿命计算方法的优化

随着滚动轴承寿命研究的深入,有必要对寿命影响因素进行转化,使之具体化、公式化。通过经验公式整理、试验数据总结、图形数据处理等方法,旨在找到最佳的寿命计算方法。研究结果显示:可靠度越高,失效概率系数越小,轴承工作寿命越短;材料的热处理方式对轴承疲劳寿命有较大影响;滚动轴承的疲劳寿命与滚动体的最大载荷有紧密联系;通过寿命试验已经证实润滑油膜厚度对疲劳寿命有显著的影响;润滑剂的过度污染会极大的缩短轴承疲劳寿命;当工作温度高于120℃时,温度越高,轴承疲劳寿命越短。综合上述结果,轴承寿命计算方法得到了优化。     

一种被动柔顺控制的平面研磨力/位控制方法

针对平面研磨的加工特点和工艺要求,提出了一种基于被动柔顺控制的立式数控平面研磨机力/位控制方法。通过分析被动柔顺控制原理,建立了平面研磨加工的阻抗模型,进而得出能够使研磨加工处于动态平衡状态的工艺参数组,消除平面研磨中力与位的相互影响。试验结果表明该方法能够稳定控制研磨压力,定位精度良好,被加工件获得了较好的表面粗糙度,能够满足一般研磨的加工要求。与常用立式研磨机的控制方法相比,该方法能够在位置伺服状态下,避免使用专门的研磨压力控制设备,简化机床硬件和操作流程,提高加工效率,降低生产成本,具有良好的推广和应用前景。     

控制阀-输流管道系统传递矩阵建模与分析

为了揭示控制阀-输流管道系统的流固耦合振动规律,研究了系统的传递矩阵模型建模方法。以一个带有单座式调节阀的固定-简支输流管道的振动分析为例,考虑调节阀内及管道内流固耦合作用,将控制阀阀体作为刚体,控制阀内部阀芯-阀杆-薄膜简化为单自由度质量-弹簧-阻尼系统,输流管道简化为弹性连续梁模型,建立了基于线性假设的控制阀-输流管道流固耦合系统的传递矩阵模型。仿真分析了给定工况下系统的固有特性和稳态简谐时域和频域响应,证明了传递矩阵模型的有效性;同时,通过与单一控制阀模型和单一输流管道模型的仿真对比,揭示了控制阀与输流管道流固耦合相互作用对系统振动响应的影响规律。     

基于龙格-库塔法自适应PID控制的太阳双轴跟踪系统

论述太阳光源双轴跟踪系统的工作原理,针对其控制系统中存在的时间滞后问题提出基于龙格-库塔法的自适应PID控制。并以基于直流电机的方位角传动机构为基础,建立方位角传动机构的数学模型,在MATLAB中进行仿真。仿真结果表明,基于龙格-库塔法的自适应PID控制系统响应速度快、稳定性高,具有较强的鲁棒性,能有效解决方位角传动系统中的时间滞后问题。     

轴承预紧力作用下电主轴系统动力学特性研究

考虑轴承预紧力这一非线性因素对轴承支承动态刚度的影响,建立了磨削电主轴系统动力学模型。在转子系统中考虑由于转子质量偏心而产生的不平衡力,采用数值积分方法研究电主轴转子系统在轴承不同预紧力、不同转速下系统的非线性动力学行为。结果表明:轴承预紧力是影响电主轴转子系统非线性动力学特性的一个重要因素,合理的选择转子系统的工作参数,可提高系统的稳定性。     

湿式离合器摩擦片接合过程温度场分析

建立某型矿用机车摩擦离合器的动力学模型,采用欧拉方法求解主从动摩擦片接合过程的角速度及热流密度。建立湿式离合器接合过程摩擦片径向热传导方程,采用微分求积法离散热传导方程及边界条件,并利用龙格-库塔法计算矿用机车名义和满载载荷情况下摩擦片的温升值随时间和半径的变化。计算结果表明,离合器接合过程摩擦片的径向温升值随着时间和半径的增大而增大,且载荷越大,接合时间越长,温升值越高。该结论为摩擦离合器的设计与性能分析提供了一定的理论基础。