曲柄群驱动机构的拓扑结构初探

曲柄群驱动机构是一种具有冗余特性的欠驱动机构。基于拓扑结构理论,以曲柄群驱动机构中的典型结构(单从动曲柄驱动机构和双从动曲柄驱动机构)为例,通过运动链和结构矩阵,对其拓扑结构进行了初步的研究和探索。通过拓扑结构理论解决机构学的问题,实现了拓扑学与机构学的有机结合,对于推动学科的交叉研究和发展大有裨益。     

全自动可调式翻页机构设计

设计一种能实现两个方向翻书动作的全自动可调式翻页机构,用于帮助有阅读障碍的人翻动书页,其主要通过单片机控制步进电机来完成各个翻书动作。重点介绍了该翻页机构的组成及控制方式,通过对各动作实现过程的研究分析,为实物的生产制作提供了方向。     

平面五杆机构的惯性力平衡问题的研究

平面双自由度五杆机构惯性力平衡 ,可以通过加平衡质量来实现。通过对此类杆机构的研究 ,可以得到其惯性力完全和部分平衡的条件 ,并对一种特殊形式的双自由度五杆机构进行了分析。给出了实例 ,对惯性力平衡的效果加以仿真 ,并与不加平衡措施的机构就仿真结果进行了对比     

开内盒九杆二自由度机构轨迹控制寻迹算法

随着九杆二自由度机构在轻工、包装机械等设备中的广泛应用,研究其预定轨迹的寻迹算法显得尤其重要。以药品包装盒开内盒九杆二自由度机构为研究对象,将其转化为两种八杆单自由度机构,建立相应的运动分析数学模型;通过运动学仿真分析,获得两种八杆单自由度机构的运动区域,得到九杆二自由度机构的运动轨迹与运动范围;再在将机构与工艺轨迹参数化基础上,建立其约束条件,提出了九杆二自由度机构实现预定轨迹的寻迹算法,并通过寻迹算法获得开内盒九杆二自由度机构开内盒运动轨迹的原动件控制参数;最后,对寻迹算法进行完善,并应用获得的控制参数进行运动仿真,验证了寻迹算法的正确性。     

同步辐射X射线双晶单色器联动机构

提出了一种实现固定空间输出位置同步辐射双晶单色器的方法及联动机构。分析了基于Bragg衍射原理的此类X射线双晶单色器发展状况,尤其是在能量扫描过程中,通过运动补偿实现出射光束方向与位置固定的方法,总结了各种机械联动机构。在综合凸轮耦合运动机构及直角联动机构运动特点基础上,详细描述了国家同步辐射实验室成功研制的X射线双晶单色器L型联动机构特征,其融合了二者的优点,简化了结构与运动,重点分析了其结构原理与运动关系,以及机构运动的实现与第二晶体自身微调,并对其性能做了进一步的讨论。测试结果表明,L型联动机构完全适用于实现3.1~12.4 keV整个能量范围的全谱扫描实验研究。     

基于多体动力学的弹簧操动机构的动态特性研究

利用多刚体系统动力学理论建立弹簧操动机构的动力学模型,研究弹簧操动机构在合闸过程中的动态特性,提示其运动学和动力学规律,然后基于ADAMS建立了该弹簧操动机构的虚拟样机,实现对该机构动态仿真分析,并对其动态特性进行分析研究.通过对弹簧操动机构的数值计算和动态仿真分析研究及两种方法分析结果的相互验证,为弹簧操动机构的动态优化设计和可靠性设计提供了理论基础.     

新型汽车电泳涂装输送机构的动力学建模*

针对一种新型汽车电泳涂装输送机构,提出一种结合解析几何法、旋量理论与虚功原理建立机构动力学模型的方法。充分利用该机构的对称结构特点,通过解析几何的方法分析该机构中各被动关节的速度、加速度,再引入旋量理论得出该机构各主动关节的速度、加速度,在此基础上应用虚功原理建立该机构旋量形式的动力学方程,进而计算出可直接实现控制的机构各主动关节轴向驱动力。利用Matlab和ADAMS软件分别对所建立模型进行仿真,仿真结果的一致性表明了该动力学模型的可靠性。所提出的动力学建模方法可简化建模过程,其步骤清晰,易于程序化实现,其研究结果可为进一步实现该新型汽车电泳涂装输送机构的高性能控制及实际工程应用奠定基础。     

缝纫机送料机构运动学与动力学建模及仿真研究

六杆机构在纺织工业中具有广泛的应用。对一种缝纫机六杆送料机构进行研究,建立其运动学与动力学数学模型,并在此基础上基于Matlab/Simulink平台对所建模型进行仿真运算,得到两种不同工况参数下,送料机构中所有构件的运动规律和受力情况。仿真结果表明,工况参数的调节对针脚密度有显著影响,可通过调节机构参数的方式实现针脚密度的变化。所得理论模型与仿真结果可为机构的进一步研究提供依据。     

基于SolidWorks/MATLAB的螺旋机构的运动研究

螺旋机构是机械行业所有机构中(即连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、槽轮机构、螺旋机构等)的一种重要的基础机构,理论性和工程性都比较强,有减轻劳动强度和提高工作效率的功能。而对螺旋机构的运动进行分析研究是一个不可或缺的环节,许多螺旋机构只有在实现其运动分析与仿真时才有其应用的价值。通过机构的运动分析与仿真,不仅能够更好地了解和掌握螺旋机构的基本的理论知识,而且能够提高机械机构设计的效率和质量。     

可折叠双三角锥滚动机构

提出一种新概念的滚动机构,可通过折叠机构的变形,在展开状态下的双三角锥和折叠状态下的椭球体两种外部形态之间进行转换,并相应具有两种滚动模式。在双三角锥形态下,机构通过外形的变化实现滚动,并以偏心质量块驱动方式进行转向的控制;在椭球体形态下,机构运用偏心质量块驱动方式进行直线方向上的滚动。在机构设计上,折叠机构通过1个自由度实现了移动功能的同时减少了存放时所需的空间。通过自由度分析,机构需要三个驱动电动机来实现其所具有的功能。以运动学计算为基础分析双三角锥形态下的翻滚条件并规划滚动步态。建立仿真模型,验证该机构能够完成折叠/展开的动作,并能够按照步态规划进行滚动。制作一台样机,对其进行折叠/展开方式与滚动功能的可行性验证,实现了预期的结果。     

直线电机驱动柱塞泵的运动规划研究

为了改善柱塞泵的流量特性,系统研究了恒流量直线电机驱动柱塞泵的可行运动规划。经计算,四电机双作用柱塞泵以三角波间隔π/2相位差或以间断式梯形波间隔π/2相位差为运动规划,是具有冗余功能的可行方案。应用AMESim软件,构建了四直线电机双作用柱塞泵系统的仿真模型。仿真实验发现,三角波曲线间隔π/2相位差的方案是实际流量脉动较小的优选运动规划。     

A study on dynamic performance of closed-loop commuted stepping motor to improve precision motion control

To achieve precision movements, a motor with very low speed ripple and torque ripple is required. A motor with more poles will normally give higher ripple frequency and hence lower ripple magnitude. The hybrid stepping motor when commuted in closed-loop mode will behave in the form of a multi-pole brushless DC servo motor with each step similar to one pole. To reduce torque ripple further, the commutation of the coils requires careful adjustment of the lead angle in order to compensate for the time constant of the coils at different speeds. This article establishes an accurate dynamic model for the closed-loop commuted hybrid-type stepping motor, which takes into account the drive circuit and the effect of magnetic saturation. Simulations have been performed on the model using the stiff system numerical method for higher accuracy. The results show a good match between the numerical solution and the actual measurement. The dynamic model developed can be used to predict speed ripple of the motor system under various commutation methods. This provides a means of minimizing speed ripple by using software to improve the accuracy of motion control systems on high-precision machines.     

新型圆筒直线电机推力的解析与数值方法研究

提出了一种新型圆筒直线电机结构.建立了适合其结构特征的轴对称涡流解析方程,给出了方程的解析解.并采用变分方法建立了该轴对称场的有限元模型.数值分析结果表明:两种方法的计算结果一致,验证了解析模型的正确性和可行性.基于分析结果,经选取合适的电机参数,制作了样机,并测试了该电机启动推力变化情况.实验结果和计算结果相符,表明解析模型满足了新型圆筒直线电机的计算要求,同时也验证该方法的可靠性.结果还表明该电机满足了动感雕塑隐蔽驱动的要求.进一步还研究了电机气隙大小、次级厚度等主要结构参数对电机推力等性能的影响,结果显示:气隙增大,推力减小;次级厚度为10mm时,推力为198.51N,达到最大.     

电励磁直线同步电动机磁悬浮系统H∞鲁棒控制的研究

为解决电励磁直线同步电动机磁悬浮系统状态变量之间的非线性和不确定性扰动问题,提出一种磁悬浮系统H_∞鲁棒控制方法。由电励磁直线同步电动机磁悬浮系统的运行机理,建立电励磁直线同步电动机悬浮系统的悬浮力方程和运动方程,推导悬浮系统的状态空间模型,针对状态空间模型的非线性,在平衡工作点处对其进行线性化,将系统对扰动的抑制问题归结为H_∞鲁棒控制器的设计,通过解Riccati不等式的正定解,得到悬浮系统的H_∞鲁棒控制器。最后,采用MATLAB/Simulink软件进行仿真研究,通过与PI控制比较,结果证明H_∞鲁棒控制方法可使电励磁直线同步电动机具有良好的抑制扰动的能力。     

双转子永磁磁阻电机优化设计和分析

设计出一种双转子永磁磁阻电机,利用RMxprt模块建立电机二维有限元模型。对影响同步磁阻电机转矩的关键参数进行灵敏度分析,确定优化变量,对变量分层抽样并建立平均转矩和转矩脉动的克里金响应面模型,采用粒子群优化算法得到最优解集。最后通过仿真验证了优化方法的可行性,结果表明优化后的电机性能得到了改善,达到了优化目标。     

新型啮合式电动机的快速非线性模型

为了分析新型啮合式电动机的性能,根据磁化曲线构造近似模型对电机进行分析,提出了一种啮合电机的快速非线性模型。把电流和转子位置角对电机性能的影响分开讨论,构建了以电流和转子位置角为变量的磁链连续函数,避免了以往分段模型的不连贯所带来的计算困难。通过构造磁链解析式,并对其进行积分、微分操作,最终得到电流、转矩的解析解。此模型具有连续可导可积分的特性,具有很好的计算速度和精度。仿真结果表明此模型可以实现对啮合电机性能的准确快速分析。     

特大型全路面汽车起重机的建模与仿真

利用薄壁杆件理论对汽车起重机进行系统建模，提出了完整系统的静力学模型，给出了支腿反力及其它性能参数的精确计算公式，并对汽车起重机全方位工作过程进行了数字图形仿真．本文模型的数字仿真结果与有限元模型的结果进行了对比，两者有较好的吻合．     

一种六自由度机械手的结构设计

在MATLAB中构建机械手的DH模型,计算并验证了机械手的正解。在CATIA三维模块中建立了六自由度机械手的模型,设置好材料,计算出各关节负载,利用ANSYS静力学仿真,验证了机械手壳体自身的强度。将模型导入ADAMS中,进行动力学仿真,通过五次多项式插值算法规划机械手的末端运动轨迹,计算出每个关节相应的力矩和转速,为电机选型提供了依据。     

Kinematic Model Building and Servo Parameter Identification of 3-HSS Parallel Mechanism

Aiming at a parallel mechanism with three degrees of freedom, a method for dynamic model building and the parameter identification of its servosystem is presented. First, the reverse solution models of position, velocity, and acceleration of parallelogram branch structure are deduced, and then, its dynamic model of a rigid body is set up by using the virtual work principle. Based on the above model, a method to identify the servo parameter of the parallel mechanism is put up. In this method, the triangle-shaped input with variable frequency is adopted to offset the disadvantages of pseudorandom number sequence in parameter identification, such as dramatically changing the vibration amplitude of the motor, easily impacting the motor that results in its velocity loop to easily open, and so on. Moreover, the rotary inertia can also be identified by the additive mass. The abovementioned data will lay a solid foundation for the optimum performance of the system in the whole workspace. Translated from Journal of Tianjin University, 2004, 37(6)     

Effect of Disk Flexibility on Rocking Mode Frequencies of a Disk Drive Spindle Motor System

The lowest natural frequency of a hard disk drive related to a spindle motor is the so-called “rocking mode,” the frequency at which the rotor of the motor is whirling conically. A traditional rotordynamics theory with thick/rigid disks is not able to predict the rocking mode frequencies correctly. In this paper, the rocking mode frequencies of a single-disk rigid-rotor motor were solved analytically, including the effects of disk flexibility and ball bearing contact angle. In addition, the disk flexibility model was integrated to a finite element-based (FEM) flexible-shaft rotordynamics computer program. The closed-form solution of the analytical model provides design engineers a tool to identify critical design parameters. It was found that the rocking mode frequency, which is mainly affected by the clamped condition at the inner radius of the disk, is the flexible disk one-nodal-diameter mode frequency reduced by the compliance of ball bearings. The results obtained from both the analytical model and the FEM computer program matched the experimental results with an error less than two percent. Neglecting the effect of ball bearing contact angle increases the error three times. The effects of design parameters were also investigated.