关节型机械臂伺服传动系统机电耦合特性研究

加工作业机械臂是复杂机电系统,存在机电参数匹配问题,若匹配不当,会导致机械臂运动的稳定性下降,工件表面加工精度降低。针对这一问题,提出基于机械臂机电耦合模型的机电参数匹配特性分析方法。利用提出方法探究机械臂机械结构参数与电动机设计参数对转矩和转速脉动的影响。通过建立机械臂伺服传动系统的机电耦合数学和仿真模型,验证了电动机参数与机械结构的不同组合可有效抑制机电耦合振动,提高系统的匹配特性和加工精度,从而证明了提出方法的正确性和有效性。     

运行工况下风电传动系统机电耦合建模及其动态特性分析

为研究风电传动系统在变速变载运行工况下的机电耦合动态特性,构建的包括齿轮系统动力学模型、永磁同步发电机有限元模型以及风机运行控制模型的风电传动系统机电耦合模型,计入了齿轮时变啮合刚度以及发电机齿槽效应、磁饱和等非线性因素.仿真分析了风电传动系统在启动、发电运行工况下的动态响应和机电耦合动态特性.研究结果表明:启动工况下...     

机器人关节裂纹传动系统机电耦合动态特性研究

服务机器人关节采用驱控一体化集成设计,并且传动系统采用小模数变位齿轮。关节频繁运动容易导致齿轮传动系统产生裂纹,裂纹引起刚度变化从而影响整个系统的动态特性。根据变位齿廓建立变位齿轮裂纹刚度计算模型,分别研究变位系数、多种裂纹形式对时变啮合刚度的影响;其次利用集中参数法构建了机器人关节机电耦合平移—扭转动力学模型,并将驱动电机的电磁特性、齿侧间隙等因素考虑入方程中;最后通过统计学分析裂纹对传动系统的影响。研究结果表明：正变位使刚度增大,负变位反之;双侧裂纹对刚度的影响明显大于单侧;随着裂纹加深,时变啮合刚度加速降低;随着传动系统级数的增加,裂纹对传动系统的影响逐渐减弱。研究结果为变位齿轮传动系统裂纹故障诊断提供理论基础。     

基于三相交流异步电机定子电流信号分析的机电传动系统齿轮箱裂纹故障非侵入式诊断

齿轮裂纹故障是机电传动系统的高发故障,及时发现裂纹故障对保证机电传动系统正常工作意义重大。提出了一种基于三相交流异步电机定子电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法。首先,建立电机-齿轮-负载机电耦合模型,利用势能法计算不同裂纹深度和角度下齿轮变啮合刚度;然后,利用Runge-Kutta法对机电耦合模型进行数值求解,分析时变啮合刚度影响下电机电流动态响应。通过对比健康齿轮和裂纹故障齿轮的定子电流频谱,揭示齿轮裂纹故障对应的电流频谱特征,建立基于电机电流信号分析的传动系统齿轮裂纹故障诊断判据。对存在裂纹故障的齿轮进行电机拖动实验,齿轮裂纹故障影响下的电机电流信号与数值求解结果一致。所提出的基于电机电流信号的齿轮裂纹故障非侵入式诊断方法对于降低传动系统维护成本具有较高价值。     

机器人关节伺服器传动系统机电耦合动态特性研究

目前,机器人关节伺服器向着微型化、集成化发展,针对智能机器人操作精度要求高,对机器人关节伺服器典型的电机拖动齿轮机电耦合系统,进行不同工况下的动态特性研究十分有必要。为此,根据多级齿轮系统时变啮合特性及无刷电机动态特性,建立了多级齿轮系统动力学模型和无刷电机动态模型,搭建了机器人关节伺服器传动系统机电耦合动力学模型;分析了该系统的自由扭振特性和系统模态能,并进一步研究了在稳态工况和冲击载荷工况下机器人关节伺服器传动系统的动态响应特性。结果表明,多级齿轮系统和电机之间存在机电耦合效应,在该系统遭受冲击后,齿轮副啮合力以及齿轮扭振波动变得剧烈后趋于稳定。     

采煤机截割部机电传动系统动力学特性分析

针对采煤机截割机电传动系统动载荷大易于损坏的特点,提出一个行星齿轮变速过程扭转动力学模型,建立包含电动机、齿轮传动系统和滚筒的采煤机截割机电传动系统动力学模型,并对冲击载荷下采煤机截割机电传动系统的动力学特性进行仿真,研究电动机-齿轮传动系统的连接刚度和阻尼以及齿轮啮合刚度对采煤机截割机电传动系统动力学特性的影响,最后提出了减小采煤机截割部机电传动系统的动态啮合力冲击的方法,以减少采煤机截割传动系统的破坏。啮合冲击力可以分成两类:时变啮合刚度引起的啮合冲击力和冲击负载引起的啮合冲击力。可以通过减少啮合刚度的变化(比如采用人字齿轮)来降低时变啮合刚度引起的动态啮合力冲击;选取合适的电动机-齿轮传动系统连接阻尼和较小的电动机-齿轮传动系统连接刚度来减小冲击负载引起的动态啮合力冲击。     

转矩耦合轮系的内外部激励对系统均载性能的影响研究

针对多电机驱动系统中转矩耦合轮系的受载不均问题,以采煤机截割部短程传动系统为研究对象,采用集中参数法对齿轮传动系统进行了建模,对驱动电机采用直接转矩控制,基于Matlab/Simulink平台建立了包括电机和齿轮传动系统在内的机电耦合动力学模型。分析了时变啮合刚度的产生机理和直接转矩控制策略中的转速控制原理,以时变啮合刚度作为耦合轮系的内部激励,以电机的输出转速波动作为耦合轮系的外部激励,研究了内外部激励对耦合轮系均载性能的影响。研究结果表明:时变啮合刚度会降低耦合轮系的均载性能;通过降低电机转速波动幅值,可以有效地提高耦合轮系的均载性能。     

基于直驱摆头动力刀架的机电耦合分析研究

直驱摆头动力刀架系统是动梁无滑枕立式铣车复合加工中心的关键技术之一,该系统采用先进的直驱技术代替了传统的传动方式,直驱技术虽然有效的增高了机械的效率,但功率损耗和电气损耗也随之提高。针对动力刀架系统,通过"机械机构、控制系统、切削过程"三方面的耦合计算,提出了一种采用功能转换原理进行机电耦合系统分析的方法,得出直驱摆头动力刀架系统的最佳机电耦合系数。有效地增强系统的稳定性,提高摆头刀架的加工精度,并在一定程度上优化了系统。     

几何偏心齿轮动力学仿真分析

在动力伺服刀架中,转位系统的精度是刀架可靠性的重要指标之一。研究的齿轮即为刀架转位系统中的传动齿轮。齿轮的几何学特性直接影响齿轮的传动精度,进而影响刀架转位系统的一次定位精度,因而对齿轮系统进行传动精度分析很有必要。以某动力伺服刀架中齿轮为例分析了其几何偏心对传动精度的影响;阐述了基于NX、ADAMS的误差齿轮分析系统的建模过程;将仿真分析数据与理论计算结果进行对比,验证了基于动力学分析方式分析齿轮运动学特性的可行性,同时验证了传统解析法的正确性;最后编写CMD文件,实现ADAMS多次实验的自动化操作。     

齿轮偏心对机车车辆传动系统动力学行为的影响

为掌握服役过程中齿轮偏心对机车车辆传动系统动态响应特性的影响,建立了考虑齿轮传动系统的机车车辆动力学模型。齿轮传动系统通过齿轮啮合、悬挂系统与轮轨关系等耦合集成于整车动力学模型,该模型详细考虑了齿侧间隙、时变啮合刚度、轨道几何不平顺及轮轨接触等非线性因素,能够更加真实地反映牵引状态下的车辆动力学行为;基于该模型,系统研究了主动齿轮不同偏心量下的机车车辆齿轮传动系统动力学行为,并通过了线路试验验证。结果表明,齿轮传动系统的动力学性能直接受到偏心影响,其传动平稳性随着偏心量增加而逐渐恶化。此外,在齿轮箱不同监测点中靠近小齿轮端,垂向加速度受齿轮偏心的影响最为显著,该测点可用于齿轮偏心健康监测。研究为机车车辆齿轮传动系统的智能运维提供了理论基础。     

MEM产品开发及工艺研究

介绍了如何应用MEM快速成型技术(属于RP技术的一种)进行产品开发,根据实际情况设计了实验方案,对支撑条件进行了详细的分析,通过实际加工,利用现有的MEM-300-1快速成型机设备,针对常用零件的通用特征,得到了在加工工艺过程中不加支撑或尽量减少支撑的条件:开放式悬臂长度L≤6mm、倾斜形特征倾斜角度θ≥30°、圆孔半径R≤4 mm、平顶长度M≤8 mm.     

基于Pro/E的截割头截齿安装方法的研究

介绍了悬臂式掘进机截割头上的截齿空间位置状态及确定其空间位置所需要确定的参数,并提出了这些参数之间的关系,通过在Prol/E中建立了一些参考平面,提出了在Pro/e中确定截齿空间位置的一种方法.     

红细胞压积对血液润滑稳定性影响研究

结合径向滑动轴承不同配合间隙,分析了血液润滑膜组分变化机制及组分变化对血液润滑稳定性的影响规律,提出了保证血液稳定润滑的最小膜厚。结果表明:在低剪变率范围,红细胞压积(hemotocrit,HCT)愈大,血液的非牛顿特性愈明显,当剪变率较大时,各种HCT的血液均呈现牛顿流体特性,HCT愈大,高剪切条件下血液的表观粘度愈大,血液从非牛顿特性转变为牛顿特性所需的剪变率愈大;在同一剪变率下,随着血液HCT增加,血液的表观粘度呈加速增加;当润滑血膜的最小膜厚大于12μm时,才能从机械上和生理上保证血液的有效润滑。     

主轴系统结构设计参数对其动力特性影响研究

文章以某车床主轴为研究对象，应用有限元和实验建立轴和支撑系统的动力学模型。采用计算机仿真技术，研究轴承等效径向（轴向）风度与阻尼参数、轴承预紧力、跨距，附加集中质量和阻尼等设计参数对主轴系统动力特性的影响规律，为主轴系统的动态优化设计进行了有意的探索。     

润滑油对蜗杆传动效率影响的研究

合理的选用润滑剂以提高蜗杆传动的效率，减少磨损发热已成为研究蜗杆传动热点的问题之一。本文主要介绍了在标准试验机和蜗杆试验台上所进行的一系列筛选试验研究及其主要成果，从而为合理地选用润滑剂（油）提供了科学的依据。     

基于FlexRay总线线控转向稳定性研究

线控转向装置取消了转向盘和车轮的机械连接,是未来汽车转向的发展趋势.该文采用魔术轮胎的非线性整车动力学模型,研究了车速、路面附着系数以及前轮转向对汽车稳定性的影响;在此基础上,提出了基于横摆角速度和侧向加速度联合控制的控制策略,提高了汽车的稳定性;建立了基于FlexRay通信的线控转向系统,并建立了dSPACE硬件在环...     

应用ANSYS二次开发的塔架应力研究

在考虑风速变化和变桨引起的风力机塔架上方各部件重心变化的基础上,利用ANSYS二次开发技术,建立适合多种功率的风力发电机塔架模型结构,研究塔架在不同风速模型、不同重心位置和在暴风速工况下,塔架结构底面上的应力分布规律.研究发现,塔架结构的最大应力点位置变化较小,塔架上方各部件重心的变化对塔架最大应力值影响较小.     

切削深度对微细轴类零件加工精度影响的实验研究

金属切削过程中，不同的切削参数对零件的加工精度影响是不同的。通过车铣和车削两种加工方法的对比，重点研究了切削深度对微细轴类零件加工精度的影响问题。通过对实验结果的分析显示，车铣加工和车削加工微细轴时切削深度的变化对加工精度的影响很小，一般情况下可以忽略。     

冲模寿命影响因素的分析研究

采用图表方式分析了影响冲模寿命的各种因素,提出了改善措施,提高了冲模的寿命.     

基于局域环境的产品全生命周期评估体系研究

以产品整个生命周期中所处各局域环境为背景,从其对人类自身、生物资源、非生物资源３个方面所产生的影响出发,结合我国实际情况,建立了一套完整的ＬＣＡ评估决策体系。在此体系中以产品所处的局域环境为基础,对产品整个生命周期进行阶段性划分,从而使得整套体系具有良好的可操作性,并使所得到的各项指标具有更强的实际意义。评估体系可被应用于各类产品的环境影响评估。