新型惯性式压电旋转驱动器

提出通过机械方式控制压电移动驱动器和支撑面之间摩擦力的有序变化,形成有规律运动的新型惯性式压电旋转驱动器的研究方案。设计了旋转驱动器的结构模型,分析了驱动器的受力和运动原理,制作了旋转驱动器样机,并作了相关的性能测试,得到了旋转驱动器的旋转步长,转速随驱动电信号频率、幅值变化的关系曲线。试验结果表明,研制的旋转驱动器能实现大行程(360°)、高分辨率(15μrad)、高转速(0.26 rad/s),且运动性能稳定。该旋转驱动器在精密运动、微操作、光学工程、精密定位等精密工程中有广阔的应用前景。     

变正压力式压电双晶片惯性直线驱动器

提出了以压电双晶片作为动力元件、通过控制移动机构和支撑面之间的正压力、利用摩擦力变化实现定向运动的新型惯性直线驱动器。分析了驱动器的工作原理,利用有限元分析软件对压电双晶片振子进行了模态分析,得到其动态特性。研制了惯性直线驱动器的样机并进行了性能测试,试验结果表明:该机构能够实现直线往复运动,频率为10 Hz时,最小稳定运动步长为0.7μm,最大移动速度为1.2 mm/s,最大承载能力为150 g。     

类四足移动机构的腿杆关节驱动力矩分析

根据二级半转机构原理设计1种新型类四足移动机构,该机构主要由车体支架、轮腿和轮腿支架三部分组成,其轮腿的各腿杆关节采用舵机直接驱动。针对该类四足移动机构的平地行走、垂直越障和原地转向运动的典型工况,建立相应的腿杆坐标系,分别对其轮腿的一级转臂、二级转臂和跨步杆进行受力分析,基于动静法建立相应的力学模型,并对各驱动关节所需驱动力矩进行仿真。仿真获得不同工况下轮腿机构各腿杆关节驱动力矩变化曲线,其中腿杆关节所需驱动力矩的最大值为0.645 5 N·m,通过计算得出原地转向时转向舵机所需驱动力矩为0.177 0 N·m。这些数据为以后驱动舵机的选型设计提供参考依据。     

双线圈并行驱动的永磁高速操作机构

操作机构是断路器的核心部分,而断路器的优劣直接影响电力系统的安全运行。因为电力系统对断路器分合闸要求的不断提高,为了获得更快更好的分合闸操作,提出了一种新型双线圈并行驱动的永磁高速操作机构。分别对单驱动线圈操作机构和双驱动线圈操作机构的工作原理进行了阐述,应用Ansoft软件,建立了单驱动线圈操作机构和双驱动线圈操作机构的二维仿真模型,并对仿真结果进行了对比分析。实际设计制作了单驱动线圈操作机构和双驱动线圈操作机构的实验样机进行实验研究,仿真和实验结果均表明,双驱动线圈的永磁高速操作机构和单驱动线圈的永磁操作机构相比,具有更快更好的动作性能,从而达到了对单驱动线圈的永磁高速操作机构的一种优化。     

直动从动件平面移动凸轮机构的动力学优化设计

为了消除移动凸轮机构传动不平稳性,提出一种新的平面移动凸轮廓线优化设计方法。以减小最大压力角,降低机构的驱动阻力为优化目标,通过建立直动从动件平面移动凸轮机构的优化数学模型,对凸轮轮廓曲线的形状进行了优化设计.对优化的凸轮机构动力学特性进行了仿真分析。结果表明:凸轮机构优化后较优化前,机构的最大压力角减小了10.31°,最大驱动阻力下降了38.5%,验证了移动平面凸轮机构优化设计方法的可行性。     

新型4-UPS-UPU并联坐标测量机刚柔耦合动力学性态

介绍了一种新型4-UPS-UPU五自由度并联坐标测量机机构,该测量机机构定平台通过4个结构完全相同的驱动分支UPS(虎克铰-移动副-球副)以及另一个驱动分支UPU(虎克铰-移动副-虎克铰)与动平台相连接。协同利用CAD、CAE和可视化虚拟样机技术,完成对4-UPS-UPU并联坐标测量机的刚柔耦合动力学性态研究。在SolidWorks中建立该测量机三维实体模型,在ANSYS中对测量机实体模型中的驱动杆件进行柔性化处理,最终在ADAMS中建立了测量机刚柔耦合虚拟样机。对该测量机运动输出响应、驱动杆动应力和固有频率等动力学性态进行了仿真分析。仿真结果表明:驱动杆件的弹性变形对测量机的动力学性能具有重要影响,该刚柔耦合虚拟样机能正确地反映测量机的动力学性态。     

城市客车惯性节能装置

介绍了惯性节能装置的工作原理,并针对城市客车开发了城市客车后桥及惯性节能装置。设计了城市客车燃油经济性试验的试验工况,并进行试验。应用AVL Cruise软件,建立了加装惯性节能装置的城市客车的整车模型,并对城市工况进行了燃油经济性仿真分析,仿真结果与试验结果十分吻合。在此基础上对城市客车惯性节能装置的节能潜力进行了分析,节油率可达10.6%,节能潜力巨大。     

焊头机构运动建模与仿真技术的研究

为了开发高速高精度焊头机构,确保全自动LED键合机的整机性能,在完成运动方案和结构参数设计后,研究了运用Pro/Engineer运动仿真模块Mechanism/Pro对整个焊头机构进行运动建模的技术与方法,包括机构模型创建、驱动控制等,进行了机构运动仿真;并对仿真结果进行了分析,验证了所设计的焊头机构的可行性和合理性。成功地将设计出的焊头机构应用到整机设备开发,满足了整机功能和性能的要求。该设备已投入实际生产运行。     

双通道电动ARM导引头随动系统的设计与分析

提出了一种新型的双通道电动ＡＲＭ导引头随动系统,该系统的恰服机构采用的是ＰＷＭ驱动的直流力矩电机,导引规律为比例导引。介绍了系统的工作原理,对其主要的性能和特点进行了详细地分析与说明,并且通过仿真证明所设计系统具有非常好的性能。     

新型锻造操作机主运动机构控制系统设计(邀请论文)

基于运动链图拓扑图库,提出一种新型六自由度前后双提升驱动锻造操作机工作装置.该装置不仅可以控制夹钳提升的同步性,还能更好地适应偏载工况.基于虚功原理建立了该新型锻造操作机主运动机构的动力学模型,并结合液压缸系统模型,设计模糊PID控制器实现对锻造操作机夹钳末端的运动跟踪.对夹钳在竖直平面运动进行轨迹规划并确定运动过程中液压驱动各单元所需提供的驱动力.基于Matlab/Simulink平台搭建控制系统仿真模型,在给定负载情况下,分别对夹钳的竖直提升运动、水平运动以及俯仰运动进行仿真分析,得到系统单位阶跃响应与正弦响应跟踪曲线及误差曲线.研究结果表明:基于该新型锻造操作机,采用模糊PID控制器能够快速、精确地获得新机构的性能参数并高效地完成跟踪,使系统保持良好的稳态性能与动态特性.     

高精度压电步进直线驱动器

提出一种以压电叠堆为驱动动力源的新型精密直线驱动器方案。定子采用柔性铰链双侧对钳方式交替对动子起到钳位作用。对驱动器工作原理进行了分析研究,建立了机械系统的数学模型。采用MSC Patran/Nastran软件对机械结构进行了仿真分析,并对所开发的驱动器样机进行了实验测试。测试结果与理论分析结果基本相符,样机的运动速度可达1.52mm/m in、单步最小位移(运动分辨率)为3.35 nm。驱动器性能稳定可靠,可望在精密工程等相关领域得到应用。     

压电叠堆式惯性移动机构的设计与试验

提出通过改变压电移动机构和接触面之间正压力的方法改变机构不同方向的摩擦力,使机构沿规定方向运动。介绍了压电叠堆式惯性移动机构的工作机理,设计并研制了试验装置,并进行了试验研究。结果表明,机构在方波这种对称波形信号的激励下能够实现可控的正向直线运动。     

Research on an inertial piezoelectric actuator for a micro in-pipe robot

In general, a micro robot system includes a microactuator, micro sensor, energy supply, and control sys-tem. At present, the research on a micro actuator inChina is basal in a laboratory phase, which lacks astrict analysis in theory. Hence, it should first besolved for the design on a micro actuator or micro robotthat the drive principiumof micro actuator is researchedand the dynamical equation is established. In this pa-per, a newkind of inertial piezoelectric actuator is pro-posed. The driv…     

电磁箝位型压电精密步进旋转驱动器

根据步进运动原理,采用分立式布局,研制了大行程高分辨率精密旋转驱动器。该驱动器采用电磁杠杆柔性铰链箝位,以压电陶瓷为驱动源,采用柔性盘铰链把压电叠堆的直线运动转化成旋转运动,实现了大行程精密步进旋转驱动。实验结果表明:该驱动器具有箝位牢固、分辨率高、行程大等特点,适用于微操作中大行程高分辨率的旋转驱动。     

柔性压电式微位移机构在精密机床定位中的应用研究

研究、设计了一种柔性压电式微定位机构。此机构采用压电陶瓷作为微位移驱动器,柔性铰链为导向机构,对丝杠螺母传动的精密机床工作台的运动位置进行自动补偿,实现了超精密定位。文中对柔性铰链机构进行了合理的设计及参数分析,并应用于精密机床中进行定位精度测试。实测结果表明,采用柔性压电式微位移机对精密机床工作台二次精定位,可使工作台定位精度提高到0.01μm,可满足精密、超精密加工需要。     

双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀

给出了双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀的基本结构,分析了双压电晶片的频率特性和静态位移特性,针对不同基板尺寸和晶片厚度进行了静态测试,在伺服阀实验台上进行了初步验证。试验结果表明:双压电晶片驱动喷嘴挡板式伺服阀具有结构简单、响应快、分辨率高、无电磁干扰、易于控制的优点,可以满足现代精密高速控制系统的需要。     

尺蠖型压电旋转驱动器的静动态特性研究

提出一种以压电叠堆为动力转换元件基于尺蠖驱动机理的精密旋转驱动器方案,驱动器定子上的传动单元均采用直角柔性铰链,对柔性铰链力学特性进行了分析,并建立了柔性铰链空间力学模型.对驱动器工作原理进行了分析,采用MSC Patran/Nastran软件对机械结构进行了仿真分析;并对所开发的驱动器样机进行了实验测试.测试结果与理论分析结果基本相符,所开发的驱动器样机具有定位精度高(单步绝对误差率<2%),性能稳定、可靠等优点,可望在超精密加工、精密光学等领域得到应用.     

超声波轴承用压电换能器模态分析及实验研究

设计了超声波轴承用压电换能器,确定所采用的压电换能器的相关参数,并采用有限元法进行压电换能器的振动模态分析,确定压电换能器辐射端面与其他零件组成摩擦副时产生最佳减摩效果的振动模态,并通过实验研究加以验证.研究表明,压电换能器处于纵向振动状态时产生的减摩效果最好.实验证明,超声振动具有良好的减摩性能,同种材料形成的摩擦副,在超声振动状态下静摩擦系数比非振动状态下降低了70%.