新工科背景下现代设计方法教学探讨

“现代设计方法”是机电工程专业一门重要的专业必修课程。聚集于新工科中解决复杂工程问题的能力这一重要目标,针对目前教学中存在的一些不足之处,本文从教学内容、教学模式与教学方法等角度提出了相应的教学改革措施,为进一步培养学生解决复杂工程问题能力提供借鉴。     

SiCp/Al复合材料三维表面粗糙度信息提取方法

为研究SiCp/Al复合材料三维表面粗糙度信息的提取方法,进行高速铣削实验,并利用OLS3000激光共聚焦扫描显微镜对表面微观轮廓进行非接触式测量.采用最小二乘法、高斯滤波法和扩展高斯滤波法针对已加工表面进行三维粗糙度信息的提取,并计算三维粗糙度参数,从受缺陷的影响程度以及稳定性两方面对3种方法的信息提取效果进行对比.结果表明:高斯滤波法和扩展的高斯滤波法对缺陷的敏感程度较高,且提取出的信息稳定性不好;最小二乘法能很好保留缺陷的信息并具有较高的稳定性,更适合对颗粒增强型铝基复合材料进行三维表面粗糙度信息的提取.     

基于遗传算法的直驱SCARA机器人臂长优化设计

由于选择顺应性装配机器手臂（selective compliance assembly robot arm,简称SCARA）机器人关节驱动链过长,无法满足电子芯片等制造行业高速、高精度的要求,因此提出了一种直驱SCARA机器人,其特点是结构简单、消除了中间传动环节,代替了传统的伺服电机加减速器驱动的方式。同时,针对直驱关节转矩脉动较大、影响机器人端部稳定性的问题,提出了一种优化和设计思路,对于机器人的整体结构和参数进行了优化。在确定了SCARA机器人最大运动范围之后,分别建立了速度评价函数和刚度评价函数,以速度、刚度性能函数为适应性函数,采用多目标遗传算法对臂长进行优化。臂长优化前后的实验对比显示,优化前关节联合速度最大为3.9 m/s,优化后关节联合速度最大为4.6 m/s,有较大的提升。通过仿真发现：在末端载荷相同的情况下,优化后的形变量更小;优化前重复定位精度为±0.010 5 mm,较之传统SCARA机器人的重复定位精度已有一定提升,优化后重复定位精度进一步提高为±0.009 mm。仿真与实验结果证明,遗传算法优化有效解决了SCARA机器人端部稳定性问题,能明显提升机器人关节运...     

Choice of reference surfaces for machined surface roughness in milling of SiC_p/Al composites

In order to choose the appropriate reference surface on the machined surface roughness of Si Cp/Al composites, the cutting experiments of Si Cp/Al composites were carried out, and the machined surface topography was measured by OLS3000 Confocal laser scanning microscope. The 3D measured data of machined surface topography were analyzed by the area power spectrum density. The result shows that the texture of machined surface topography in milling of Si Cp/Al composites is almost isotropic. This is the reason that the values of Rq at different locations on the same machined surface are obviously different. Through the comparison of performance of different filtering methods, the robust least squares reference surface can be used to extract the surface roughness of SiC p/Al composites effectively.     

颗粒增强铝基复合材料小直径孔磨削加工实验研究

文中使用电镀金刚石砂轮进行A12024／SiCp复合材料小直径孔的磨削加工实验。实验结果表明，利用磨削方法对孔进行加工可以避免出现崩边和崩角缺陷，保证孔的完整；孔的入口和出口尺寸基本一致，孔直径略大于砂轮直径。孔壁的表面粗糙度较低，在实验所采用的加工参数条件下粗糙度在RaO．347-0．578之间。     

新工科背景下"现代设计方法"教学探讨

"现代设计方法"是机电工程专业一门重要的专业必修课程.聚集于新工科中解决复杂工程问题的能力这一重要目标,针对目前教学中存在的一些不足之处,本文从教学内容、教学模式与教学方法等角度提出了相应的教学改革措施,为进一步培养学生解决复杂工程问题能力提供借鉴.     

大行程精密定位平台偏摆误差的补偿方法

精密定位平台在导轨动连接处刚度较差,在高速高动态工作中这里易产生偏摆振动。为了减小偏摆误差对定位平台的影响,提高定位精度,通过对直线电机驱动、气浮导轨支撑和导向的高精度定位平台进行研究。根据定位平台偏摆误差的动态特性,采用偏摆误差补偿方法,设计一种偏摆误差检测系统,采用平尺和微位移传感器相结,具有高频响、非接触式的特点。设计了一种基于压电陶瓷驱动的x,y两维微位移补偿机构。同时,通过将气浮导轨滑块副简化成弹簧、质量和阻尼相结合的系统,推导出了定位平台两自由度的偏摆振动模型。基于误差补偿系统的偏摆误差补偿实验表明,精密定位平台的定位精度得到了较大提高,定位平台的定位精度优于2μm。     

高速铣削SiC_p/Al复合材料表面形貌功率谱密度研究

为了研究切削参数对高速铣削SiCp/Al复合材料表面微观形貌的影响,本文采用不同切削参数进行了高速铣削实验,利用Talyscan150型表面粗糙度测试仪对加工表面进行测量,对获得的表面数据进行功率谱密度(PSD)分析。结果表明:高速铣削SiC颗粒增强铝基复合材料时,进给量与铣削深度对功率谱密度影响不大,切削速度是主要影响因素,并且随着切削速度的增大,功率谱密度值降低,表面质量提高。加工表面的主要空间波长成分能够反映加工工艺条件对加工表面形貌的影响。     

V带真实轨迹的测量方法设计及实现

V带与轮槽接触面间周向摩擦力与拉力不共线,导致V带实际运动轨迹并非理论圆弧。为描绘V带真实运动轨迹,实验设计了3种测量方法,讨论了各方法的精确性、操作性,并利用距离传感器法测定了不同转速条件下V带的真实运动轨迹,为准确计算V带当量摩擦系数影响角γ以及当量摩擦系数μV提供了有效途径。     

高精度定位平台X-Y方向振动误差补偿

为了减小定位平台在X,Y方向的振动误差,实现高精度定位,搭建了宏微结合精密定位系统,由高性能直线电机驱动,气体静压导轨支撑和导向的宏动平台实现系统的大行程微米级定位,并由安装在宏动平台上的压电陶瓷驱动的微动平台对系统进行定位精度补偿。建立了定位系统机电耦合振动模型,采用比例积分微分(proportion integral derivative,简称PID)控制与最小节拍响应控制相结合的策略控制宏动平台,采用前馈-PID控制驱动微动平台,通过电容式微位移传感器实时检测定位系统终端的位置输出信号作为微动台的输入信号,实现定位系统的闭环反馈控制,达到宏动平台的振动误差实时补偿的目的。实验结果显示,所设计的微动补偿平台具有良好的动态特性,定位系统具有良好的误差实时补偿效果,针对X,Y向的振动范围由补偿前的4和3.5μm,补偿后减小到1μm的范围内。结果表明,所研究的振动误差补偿方法可以有效减小定位系统的振动误差,提高系统的定位精度。