一种基于引力场线性化的制导方法

文章针对航天器连续推力轨道机动过程中各种摄动误差的修正问题,提出了最优补偿系数的引力场线性化闭环制导方法。按照力的性质可将摄动力分为保守摄动力和非保守摄动力。通过对保守摄动力进行简化,给出了力的线性表达式,在此基础上基于引力场线性化方法,将惯性系下航天器受摄运动方程转化为线性形式,推导出了以摄动引起的位置偏差为反馈量的闭环制导加速度的表达式。之后考虑非保守摄动力(也即大气阻力),通过引入补偿系数,并利用遗传算法对补偿系数进行优化,得到修正的闭环制导加速度表达式。文中所提的制导方法可用于各种空间轨道机动过程中摄动误差的修正,以交会为例进行了仿真,结果表明修正后的轨道能够很好地跟踪理想轨道,且交会精度高。     

平辊轧制非局部摩擦问题及近似求解

在平辊轧制塑性加工问题中,为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与加工件接触区域上的非局部摩擦效应,采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律,利用工程法建立了平辊轧制问题的积微分形式的力平衡方程.在简化的情况下,采用摄动法得到近似的解析解,所得到的接触     

楔形模宽条料拉拔非局部摩擦问题及近似求解

在楔形模宽条料拉拔塑性加工问题中 ,为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与加工件接触区上的非局部摩擦效应 ,采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律 ,结合主应力法 ,建立了楔形模宽条料拉拔问题的力平衡方程式 ;并在简化的情况下 ,利用摄动法求得近似的解析     

Variation analysis of precision mechanical assembly considering form errors and local deformation

A method to analyze the effect of form errors and local deformation on the assembly accu- racy and its stability in a non-rigid assembly system is proposed. The contact finite element method was used to obtain local deformation of mating surfaces, which was superposed onto form errors to obtain real mating surface data of assemblies. Then mating variation was obtained by establishing vir- tual contact planes. Finally, an experiment of the assembly of two cylindrical components was car- ried out to verify the validity of the proposed method. By comparing the calculation accuracies of 3D assembly with and without taking into account local deformation, the results showed that the effects of local deformation of mating surfaces on calculation accuracy of mating variation was not neglect- able compared with form errors.     

PVA固结磨具研磨硬磁盘基片的接触压强分布

目的为了获得铝质硬磁盘基片研磨过程中的接触压强分布对基片平面度的影响规律.方法建立了铝质硬磁盘基片使用PVA固结模料磨具研磨过程的接触力学模型和边界条件.利用有限元的方法对接触压强分布进行了计算和分析,并利用研磨实验对计算获得结果进行了验证.结果获得了研磨过程的磁盘基片与PVA磨具间的接触表面压强分布形态,以及PVA固结磨具的几何和物理参数对压强分布的影响规律,确定了接触压强分布形态是产生磁盘基片平面度误差的重要因素之一.结论接触压强的分布是不均匀,在基片的内径和外径邻域内接触压强增大,导致材料去除率增大,使被加工基片产生平面度误差.选择合理地PVA磨块弹性模量与较小的PVA磨块厚度,可以接触表面压强场分布趋向均匀,从而改善磁盘有效区域的平面度.     

Modeling and Experiment on Contact Stiffness and Accuracy Analysis of Ball Linear Guide Feed Unit

直线滚动导轨进给单元刚度及误差分析建模与试验

张巍^1,2,王民¹,乐兵兵¹

(1.北京工业大学机电学院先进制造北京市重点实验室,北京 100124;

2.内蒙古科技大学工程训练中心,内蒙古 包头 014010）

中文说明：

随着精密数控机床的发展,迫切需要对机床的关键执行部件进行受力、变形及误差进行更精确的分析。

1）利用多体系统理论对滑块和工作台的对称中心建立坐标系,利用受力和位移平衡方程得到每一个滑块在三维坐标系中的变形量。在通过坐标变换得到工作台的变形量和误差量。

2）对直线进给单元滑块中的每一个滚珠的赫兹变形及受力进行分别求解,考虑了同时承载滚珠的数目。并考虑进给单元受力点相对对称中心的相对位置确定工作台的两直线度误差量和3个旋转量误差量。这对实际工作有积极借鉴作用,实际工况下,可根据切削力的大小和力的作用点的不同对进给执行机构进行误差补偿,从而得到更为精确的加工尺寸。

3）研究中使用高精度的三向力力学传感器（量程范围2kN）,利用激光传感器检测直线进给单元受力的微小变形,为更大限度的减小测量误差,试验装置还采用120度对称检测杆,分别测量3个位置的变形误差值,最后对3个误差值进行平均处理。得到的实验值与理论计算值相似程度更高。

     

颤振主动抑制系统开环模型的降阶和参数摄动

本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围内,与全阶模型非常接近;故可用来进行AFSS其他项目的设计和分析。     

锥形模圆柱体挤压非局部摩擦问题

在锥形模圆柱体挤压塑性加工问题中．为了考虑金属材料表面微凸结构对模具与加工工件接触区上的非局部摩擦效应，采用Oden等提出的非局部摩擦定律代替经典的库仑摩擦定律，利用主应力法建立了锥形模圆柱体挤压问题的力平衡方程式，并给出了所论问题的近似解．     

非自衡对象的预测控制

DMC在对非自衡对象建模时会产生截断误差,因此无法直接用于该类对象控制．根据非自衡对象阶跃响应的最后阶段可视为直线的特点,提出了一种基于对象阶跃响应的参数化模型的预测控制算法,该算法避免了DMC预测模型的截断误差影响．仿真结果表明,提出的算法对于设定值变化具有良好的跟踪性,对于模型参数的摄动具有良好的鲁棒性,该算法对于非自衡对象控制是有效的．     

复合制导交班误差分析的摄动向量法

基于摄动向量法导出了复合制导系统向量扰动方程，将其转换到导引头坐标系中表示，可得交班误差方程，它能给出交班误差与导航误差的显式关系。实例仿真证实了该分析计算方法是简便的，且行之有效。     

Vibration analysis of a single row angular contact ball bearing with the coupling errors including the surface roundness and waviness

Roundness and surface waviness are main manufacturing errors on the components of single row angular contact ball bearings(ACBBs). An analytical study for vibrations of the ACBBs with coupling errors including the roundness and waviness can be useful for the vibration control of the rotating machinery. However, most previous works only focused on the single error modelling method. In this paper, an improved time dependent displacement excitation(TDDE) model is proposed to consider the coupling errors including the roundness and waviness on the inner and outer races of an ACBB. The TDDE model for the roundness and waviness is established by using a combination of several sinusoidal functions. A dynamic model in the previous study is improved to consider the influences of coupling errors including the roundness and waviness. The Hertzian contact theory and Dowson's method are adopted to calculate the bearing contact stiffness. The time-and frequency-domain vibrations for the experimental and simulation results are compared to show some model validation. The influences of roundness orders and waviness amplitudes on the vibrations of the ACBB are analysed. The obtained results show that the coupling errors including the roundness and waviness have some influence on the time-domain impulse waveform and frequency-domain spectrum characteristics of the bearing accelerations. The differences of the vibrations between the coupling errors and sing error are from 4% to 42%. This paper can provide a useful guidance for the accurate diagnosis of surface imperfections in the ACBBs.     

阵列估计误差和扰动误差引起方向图畸变的校正

针对由于取样协方差矩阵估计误差和导向矢量扰动误差的存在,使波束形成器产生高的旁瓣和畸变的主波束,提出了用代价函数校正导向矢量扰动误差引起的方向图畸变。当两种误差同时存在且为非白色高斯扰动时,可用联合处理法来校正方向图畸变。计算机仿真结果表明,这种校正方法是有效的。     

V-BLAST系统中基于子空间跟踪的自适应连续干扰消除接收机设计

V-BLAST系统中,当存在信道估计误差时,基于最小均方误差(MMSE)的传统连续干扰消除(SIC)检测器检测性能较差,同时运算量也相对较高。针对这些缺陷,通过利用子空间跟踪算法和Hermitian矩阵扰动理论,提出一种新的自适应混合SIC检测算法及其对应的最优检测顺序。最后的模拟结果显示这种算法不仅提高了检测性能,同时对信道估计误差也有一定的免疫性。     

大重合度面齿轮传动设计及仿真

为了提高面齿轮传动的承载能力,改善齿轮副啮合传动时的动态性能,以齿面接触分析和承载接触分析为工具,通过齿面曲线修形调整接触迹线方向,提出设计面齿轮副大重合度的方法．利用盘形刀具对小齿轮沿齿长方向抛物线修形,降低啮合印痕对安装误差的敏感性．以重合度和承载传动误差的振动幅值为目标,给出了大重合度面齿轮传动优化设计流程．引入了啮合齿对系数的概念,对齿轮副的重合度进行了计算．研究结果表明：通过齿轮副抛物线修形因数和抛物线顶点参数,以及沿小齿轮齿向修形因数的设计与调整,可设计出动态性能良好,重合度高达3．0以上的面齿齿轮副,为高负载的面齿轮传动设计提供了依据．     

斜齿轮高阶传动误差设计与分析

为了改善斜齿轮副啮合传动性能,提出了应用四阶传动误差函数曲线,采用数控加工展成斜齿轮.利用抛物线齿廓的产形齿条与圆柱齿轮啮合推导小轮齿面方程.采用假想小轮的方法推导了四阶齿线修形大轮齿面数学模型.根据两齿面在啮合中连续相切条件,建立了含有误差的轮齿接触分析模型(TCA).仿真结果表明:该设计降低了接触印痕对安装误差的敏感性,相邻两个啮合周期的啮合转换点处,传动误差曲线的切线夹角接近180°,降低振动及冲击.     

高阶传动误差函数的面齿轮传动设计新方法

为了提高面齿轮传动的动态性能和降低啮合对安装误差的敏感性,提出具有高阶传动误差函数的面齿轮齿面设计方法,描述了齿轮传动反映输出和输入角度关系的四阶传动误差函数的数学模型,考虑刀具齿轮与圆柱齿轮齿数差,推导了面齿轮数控加工过程中具有四阶传动误差函数的齿面方程．利用盘形砂轮对渐开线圆柱齿轮齿向修形,发展圆柱齿轮齿向修形的鼓形齿面．建立面齿轮副轮齿接触分析条件,对具有四阶传动误差函数的面齿轮和齿向鼓形的渐开线圆柱齿轮的啮合进行了计算机仿真和啮合分析．研究结果表明,设计传动误差幅值为10″,在对准安装和轴夹角误差为0．02。的条件下,齿轮副输出的高阶传动误差幅值为0″,其他形位参数与预置的参数完全一致;齿面接触区域对安装误差不敏感,接触迹线始终稳定在齿轮半径的172mm附近。     

安装误差对面齿轮传动接触轨迹与 接触应力的影响规律

基于面齿轮传动啮合原理,建立了含安装误差的面齿轮齿面方程,进而得出了面齿轮齿面主曲率及接触应力的计算方法。在此基础上,分别分析了轴向偏移误差、轴交角误差和轴交错误差对面齿轮传动的接触轨迹与接触应力的影响规律。研究结果表明:各项误差条件下,接触应力均从齿顶到齿根逐渐变小;所分析的误差中,轴交角误差与轴交错误差对面齿轮的接触轨迹与接触应力的影响较大,且当轴交角误差为负或轴交错误差为正时,接触应力仿真值均明显高于无误差时的接触应力正常值,因此在安装面齿轮副时,应该严格控制此二项误差的下上偏差。     

斜齿球形齿轮齿面接触分析

为了提高球形齿轮承载能力和降低啮合质量对安装误差的敏感性,对斜齿球形齿轮齿面进行了修形.用产形齿条方法和啮合理论,推导斜齿球形齿轮齿面数学模型,并用抛物线形齿廓刀具对齿面修形;根据两齿面在啮合接触中连续相切条件,建立了含有安装误差的齿面接触分析(TCA)模型.齿轮副啮合仿真结果表明:凸-凹型斜齿球形齿轮副接触迹线沿着齿...     

砂轮与工件接触刚度对磨削颤振频率的影响

探讨了砂轮与工件接触刚度非线性对工件颤振频率的影响。摄动理论分析和试验研究表明：工件系统的颤振频率随接触刚度的增加而线性增加。由于接触刚度随径向磨削力的增加而非线性增加，导致工件系统颤振频率也随径向磨削力的增加呈非线性增加。改变砂轮转速可以改变径向房削力．从而改变工件系统的颤振频率。     

精密球轴承不可重复跳动影响主轴动特性的预测

将精密球轴承不可重复跳动(NRRO)的研究引入到主轴系统分析中,阐述了主轴系统NRRO的概念。应用滚动轴承几何学、弹性力学和滚道控制论,给出了高速角接触球轴承由内圈、外圈、钢球几何误差与球数变化所引起的NRRO的数值计算公式。为了在设计阶段揭示NRRO对精密主轴的影响规律,建立了考虑NRRO效应的主轴系统动态预估模型。计算实例和理论分析表明:球轴承中当一个钢球误差较大时,NRRO值随着球数增加而降低;内、外圈的几何误差对系统NRRO的影响较小;钢球本身的表面几何误差对系统NRRO的影响比较显著。针对现有轴系设计方法的不足之处,在预估模型基础上,提出了基于响应面的主轴系统NRRO抑制设计方法,为精密轴承系统研究提供了一定的理论依据和参考。