复合岩土掘进时盾构机冗余驱动推进系统的分组策略

面向盾构机在复合岩土层掘进波动载荷特性,对其冗余驱动推进系统采用不同的分组策略是盾构机机械系统顺应性设计的一种重要方法。以某典型复合式盾构机为对象,建立复合式盾构机掘进过程中刀盘载荷等效模型,采用并联机构力传递方程,建立考虑盾构机切削机理和机械系统的Matlab/Simulink仿真模型,分析复杂地质条件下掘进时冗余驱动推进系统不同分组策略下载荷传递特性,提出基于地质务件的推进系统分组策略,为盾构机顺应性设计提供指导。     

新型TBM推进机构力传递性能分析

在实际工况中,推进机构要承受重载荷、大突变载荷以及极限载荷,若力传递能力不足,将造成机构关键零部件损伤或失效。以搭建的新型TBM试验台为研究对象,运用SolidWorks建立推进机构重构后的三维实体模型,基于并联机构螺旋理论建立推进机构运动耦合度指标,对V型推进机构调向力与调向力矩以及运动耦合度进行分析,并以两种典型的推进机构为对象,比较两者的推力传递效率,验证该指标的正确性。     

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略的动力传递特性实验研究

盾构机冗余驱动推进系统不同分组策略是其顺应复杂地质环境中掘进时突变载荷的一种重要的手段。以盾构机机械结构和工作载荷为基础,设计变负载下冗余驱动推进系统动力传递特性研究实验台,引入分组矩阵建立冗余驱动推进机构的力传递模型,通过数值仿真与实验数据相比较验证实验台的有效性。针对盾构机中两种典型的分组策略,提出实验台相应等效分组方法,对不同载荷下冗余驱动推进系统的动力传递特性进行研究。实验结果表明,不同变载荷条件下冗余驱动推进系统采用不同的分组策略可以有效降低载荷波动,该结果为面向复杂地质条件的盾构机冗余驱动推进系统分组设计方法的建立提供了依据。     

柔性牵引器刚柔耦合动力学特征及结构优化

传统牵引器支撑机构多为刚性结构,在井下极易产生卡堵等问题,基于该工程背景,提出了一种新的基于斜块柔性支撑机构的伸缩式牵引器结构方案;牵引器在负载力作用下与管壁保持锁止,是牵引器向前爬行的关键,建立了柔性支撑机构在负载力作用下的刚柔耦合动力学模型,揭示了跨度、宽度、厚度和倒角等参数对柔性支撑机构锁止的影响规律,得到了柔性支撑机构结构优化设计方法;通过刚柔耦合动力学仿真分析了刚柔耦合模型相比于刚性模型的优越性,得到了在最优跨度、宽度、厚度和倒角下柔性支撑机构的最大负载力。实验结果表明,实测值与理论分析值和仿真值基本一致,验证了柔性支撑机构牵引锁止影响规律和刚柔耦合模型仿真的正确性。     

基于ADAMS和ANSYS的2UPS-RPU并联机构的弹性动力学建模与仿真

以2UPS-RPU并联机构为研究对象,首先利用有限元理论建立柔性杆件的空间梁单元动力学方程,再结合各支链约束条件,运用弹性动力学理论和Lagrange方程,推导出2UPS-RPU并联机构的弹性动力学方程,结合动力学仿真软件ADAMS和有限元软件ANSYS各自的优点,通过模态中性文件和载荷谱数据的传递,首次建立了2UPS-RPU并联机构的刚柔耦合体模型,并对该模型进行了动力学仿真研究,分别对比刚性体模型和刚柔耦合体模型的仿真结果。结果表明,刚柔耦合体模型的仿真结果更加真实、准确地反映了机构的动态性能,提高了仿真精度,也验证了CAE软件仿真方法的快速简洁性和有效性。     

柔性构件和柔性机构自由度分析

柔性机构由刚性构件、刚性铰链、柔性构件和柔性铰链4个元素组成,4个元素的不同组合可以得到11种不同类型的柔性机构.文中分析了其中5种常用的结构形式与特征.柔性构件的自由度及其变形规律在机构功能中起重要作用,它们是几何特性、材料特性和载荷特性的函数.在分析柔性构件自由度的基础上,给出了柔性机构的自由度计算公式,并用实例进行了验算.     

复杂载荷下大柔性多臂节机械臂架系统刚柔耦合动力学分析

为更加准确地研究复杂载荷下大柔性、多臂节机械臂架系统的动力学特性,提出基于刚柔耦合特性对臂架系统进行动力学仿真分析的方法。首先,根据臂架系统及部件的实际尺寸建立三维模型,并将臂架系统中弹性变形较大的转台,三、四、五节臂架考虑成柔性体;然后,在ANSYS Work Bench中建立臂架系统的刚柔耦合模型并进行仿真分析;最后,通过分析得到关键柔性体部件铰点的载荷受力曲线与臂架系统中柔性体部件的应力云图。分析结果表明：大柔性、多臂节机械臂架系统在设计中考虑柔性体因素进行刚柔耦合分析与工程实际更加相符,也可以更好地为臂架系统的改进与结构优化奠定基础。     

复合地层中掘进的盾构机刀盘动态驱动转矩研究

复合地层掘进扭矩载荷突变是造成盾构机掘进过程中堵转停机的直接原因,考虑盾构机刀盘驱动变频调速电机特性、转矩传递过程中齿轮啮合刚度及齿侧间隙等非线性因素,建立冗余驱动的盾构机刀盘切削系统机电耦合动力学模型;针对典型复合地层地质条件,对盾构机在上软下硬地层掘进过程中刀盘驱动转矩动态特性进行仿真分析。结果表明,在软土体积百分比为70%复合地层中,掘进扭矩载荷显著高于50%软土百分比复合地层;盾构机在由50%软土百分比地层掘进进入70%软土百分比地层过程中,刀盘驱动电机负荷瞬间增大,甚至超出其工作极限,电机无法稳定工作,容易导致堵转发生,该结果可以部分解释我国昆明上公山隧道施工中频繁出现堵转事故的原因,为盾构机复杂地质条件下顺应性设计提供指导。     

基于Romax的电驱动动力总成振动特性仿真研究

综合考虑柔性壳体、齿轮啮合刚度、传递误差、齿侧间隙和轴承等因素的影响,在Romax软件中建立了考虑柔性壳体与齿轮系耦合作用的电驱动动力总成刚柔耦合模型。对其振动特性进行了仿真研究,获得了系统固有频率值、齿轮传递误差和轴承动载荷等,并与动力总成齿轮传动系进行对比,分析了两者振动特性的差异及其产生原因。     

风力发电机组液压变桨机构运动与强度分析

将各个构件的Solidworks实体模型导入ANSYS中,生成柔性体模态中性文件,将该柔性体导入ADAMS中替换原有的刚性体,建立变桨机构的刚柔混合体模型。利用ADAMS对风力发电机组变桨机构的模型进行变桨精度分析,发现实际变桨速度和角位移与理论值有一定误差,提出了在桨叶盘上增设位置传感器,利用传感器发出的信号控制液压缸动作,对变桨误差进行补偿;将运动仿真过程中产生的零件载荷文件,导入ANSYS中,对关键零件进行强度分析,指出了各零件易破坏位置与最大应力位置,设计时应注意保护。     

多变性设计理论在冲模结构CAD中的研究与应用

将多变性设计理论引入冲模CAD设计中,建立了DFV冲模结构设计CAD平台,构筑了系统的框架体系,建立了跨代索引特征模型用以表示外部设计多变性,创建了耦合索引特征模型用以操作内部构件的相互影响多变性因素,通过对各种设计要素的处理完成冲模结构设计,使设计过程在相对稳定的具有柔性的DFV设计平台中进行,降低了设计耗费,提高了设计效率、水平和智能化程度,使冲模结构CAD设计可以进入应用。     

耦合型少自由度车用稳定平台综合与分析

基于车辆六维扰动间的耦合运动特征,给出了车用稳定平台构型综合原则及方法,可实现机构少输入、动平台多轴稳定的目标。应用螺旋理论综合了一类具有耦合特征的三自由度并联机构,并提出了几种具有实际应用价值的新机型。以其中的一种构型为例,分析了机构的运动特性,并建立了其耦合运动约束方程,在此基础上提出了表征这种特性的耦合度评价指标,并给出了数值算例。文章基于车用稳定平台应用需求,将耦合型少自由度并联机构用于稳定平台多轴联动补偿,为稳定平台机型设计与分析提供了一种新思路。     

轴孔装配主动柔顺中心设置方法研究

在柔顺控制的基础上，提出了轴孔装配作业中主动柔顺中心的概念；针对具体的装配状态进行几何和力学分析，并在此基础上，详细分析了轴孔装配作业中主动柔顺中心的设置策略及主动柔顺中心区域。研究结果为机器人装配操作主动柔顺控制奠定了一定的基础。     

An instrument to characterize the dynamic compliance of skin

This paper presents a novel device that measures the mechanical compliance of skin. Such information is useful for determining the physical condition of the skin as well as for applications that involve mimicking human skin compliance, for example, the design of compliant robotic grippers. The system estimates the compliance, natural frequency, and damping ratio of the finger being tested.     

测量薄膜厚度及其折射率的光学方法

介绍了椭圆偏振法、棱镜耦合法和干涉法测量薄膜厚度和折射率的基本原理和仪器组成，并分析了它们的特点及存在问题，指出选择测量方法和仪器应注意的问题。     

Measurement error in prism coupling method and refractive index profile reconstruction in ion-exchanged waveguides

Measurement error in prism coupling method is studied and an analytic expression for the uncertainty of mode effective index measurement in an ion exchanged surface waveguide is derived. A novel algorithm to determine the profile of refractive index for ion-exchange waveguides is proposed. This method takes the values calculated by anti-WKB and linear segment interpolation as approximation and then uses the least squares fitting to eliminate the measurement error. Numerical results show that the proposed algorithm can effectively reconstruct the transverse refractive index profile of graded ion-exchange planar waveguides.     

基于一次二阶矩法的螺栓联接模糊可靠性分析

针对螺栓联接的失效分析,考虑几种主要参数的模栅性和随机性,把模糊变量变换为当量随机变量,再利用仅含有当量随机变量的极限状态方程,用传统可靠性理论中的一次二阶矩法对螺栓联接的模糊可靠性进行分析;求出螺栓联接的可靠性指数和失效概率,给出算例,并对结果进行分析.分析结果表明,它具有广泛的实用性.     

基于广义预测的双电机同步控制

为减小多电机运动过程中的同步误差,提出了基于广义预测控制的两轴同步控制算法,其基本思想是在二次性能指标中加入同步误差的影响,使得该性能指标对单轴的跟踪误差、控制增量以及两轴之间的同步误差同时进行有限时段内的在线滚动优化,所得到的控制规律包含了两轴之间的交叉耦合作用,克服了单个电机受到扰动时两轴不能精确同步的问题,且该算法对系统的建模精度要求较低,在线滚动优化对负载扰动、随机噪声有很好的抑制作用。Matlab仿真实验结果表明,该控制算法能获得良好的单轴跟踪精度、两轴同步精度以及抗干扰能力。     

短型球笼联轴器的开发及应用

简要介绍了太钢热连轧厂1549 mm热轧线卷取输送辊道联轴器使用中出现的问题,提出了开发短型球笼联轴器的必要性.     

柔顺膝关节康复器建模及仿真研究

对所研发的柔顺膝关节康复器进行了建模研究,建立了膝关节康复训练中转角与驱动力以及位移之间的数学模型,并进行了仿真研究.结果表明,驱动力随着转角的增加而减小;转角变化率随转角的增加而减小.